DE102022130753A1

DE102022130753A1 - Verfahren zum Steuern einer Anlage

Info

Publication number: DE102022130753A1
Application number: DE102022130753.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Müller; Claus Viethen
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2024-05-23
Also published as: WO2024110169A1

Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Steuern einer Anlage (300), wobei die Anlage (300) ein elektronisches Pedal (301), einen ersten Sensor (303) und einen zweiten Sensor (305) umfasst,
wobei der erste Sensor (303) und der zweite Sensor (305) jeweils dazu konfiguriert sind, eine Bewegung des Pedals (301) zu messen
wobei das Verfahren (100) umfasst:
- Bestimmen (101) eines ersten Verlaufs (201) eines von dem ersten Sensor (303) ermittelten Signals in einem vorgegebenen Zeitraum,
- Bestimmen (103) eines zweiten Verlaufs (203) eines von dem zweiten Sensor (305) ermittelten Signals in dem vorgegebenen Zeitraum,
- Abgleichen (105) eines mathematischen Verhältnisses (209) des ersten Signals und des zweiten Signals mit mindestens einem vorgegebenen Diagnosewert,
- Ausgeben (107) einer Fehlermeldung für den Fall, dass das Verhältnis (209) des ersten Signals und des zweiten Signals von dem Diagnosewert abweicht.

Description

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Anlage, eine Bremsanlage und ein Programmprodukt gemäß den beigefügten Ansprüchen.
Beschreibung
Bekannte Verfahren zum Steuern von pedalierten Anlagen, wie bspw. Bremsanlagen eines Kraftfahrzeuges, basieren in der Regel auf der Messung eines Pedalwegs, da im Betrieb eine signifikante Pedalbetätigung erzielt wird. Diese Pedalbetätigung ist bei hydraulischen Anlagen notwendig, um eine Sicherheitsfunktion, wie bspw. eine Bremsbetätigung bei Ausfall der Bremskraftunterstützung zu erreichen.
Bedingt durch den Einsatz von reinen x-by-wire Systemen, bei denen eine Stellgröße noch sensorisch erfasst wird, ist eine signifikante Bewegung eines Pedals nicht mehr zwingend notwendig, sodass sich ein Pedalweg zum Steuern einer Anlage auf wenige µm reduzieren lässt.
Zum Messen der Pedalbetätigung in einem x-by-wire System werden in der Regel Kraft- und/oder Drucksensoren verwendet die einen Pedalweg von wenigen um ermöglichen und die regelmäßig kalibriert werden müssen, da andernfalls eine hohe Signalgenauigkeit nicht über Lebensdauer einer jeweiligen Anlage sichergestellt werden kann. Dabei spielen vor allem Signaldrifteffekte eine Rolle.
Für Bremspedale bestehen insbesondere beim Einsatz im öffentlichen Verkehr Anforderungen, gemäß derer Einfachfehler nicht zum Totalversagen einer Bremsanlage führen dürfen, weshalb ein Einsatz von zwei unterschiedlichen Messungen notwendig ist.
Aufgrund von Drift-Effekten ist eine Gleichlaufüberwachung unterschiedlicher Messungen rein auf Basis des Absolutwertes nur sehr eingeschränkt möglich.
Es ist somit eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung eine Pedalbewegung eines Pedals in einem x-by-wire System fehlerfrei zu erfassen.
Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Anlage vorgestellt, wobei die Anlage ein elektronisches Pedal, einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor umfasst und wobei der erste Sensor und der zweite Sensor jeweils dazu konfiguriert sind, eine Bewegung des Pedals zu messen.
Das vorgestellte Verfahren umfasst das Bestimmen eines ersten Verlaufs eines von dem ersten Sensor ermittelten Signals in einem vorgegebenen Zeitraum, das Bestimmen eines zweiten Verlaufs eines von dem zweiten Sensor ermittelten Signals in dem vorgegebenen Zeitraum, das Abgleichen eines mathematischen Verhältnisses des ersten Signals und des zweiten Signals mit mindestens einem vorgegebenen Diagnosewert und das Ausgeben einer Fehlermeldung für den Fall, dass das Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals von dem Diagnosewert abweicht.
Unter einem elektronischen Pedal ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Pedal eines x-by-wire Systems zu verstehen.
Die vorgestellte Erfindung basiert auf dem Prinzip, dass ein Messverhalten zweier Sensoren bzw. Sensorkanäle validiert wird. Dazu wird ein Verhalten der Sensoren mittels eines mathematischen Verhältnisses von durch die zwei Sensoren ermittelten Messwerten mit einem Diagnosewert abgeglichen. Entsprechend kann für den Fall, dass das Verhältnis der Messwerte von dem Diagnosewert abweicht, davon ausgegangen werden, dass einer der beiden Sensoren sich in seinem Verhalten von dem jeweilig anderen unterscheidet. Bspw. führt ein Fehler in einem der Sensoren zu einem besonders kleinen Messwert, sodass das Verhältnis besonders groß wird, und sich entsprechend stark von dem Diagnosewert unterscheidet.
Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen mathematischen Verhältnisses der Messwerte der zwei Sensoren wird das Verhalten der zwei Sensoren stets relativ zueinander beurteilt, sodass ein Drift beider Sensoren über die Zeit nicht zu einer Fehlermeldung führt.
Es kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Diagnosewert einen Wertebereich umfasst.
Ein Wertebereich als Diagnosewert ermöglicht eine geringe Abweichung der Sensoren voneinander, ohne dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Dabei kann der Wertebereich bspw. zwischen 0,9 und 1,1 für zwei Sensoren mit nominal gleicher Signaländerungscharakteristik liegen.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der mindestens eine Diagnosewert einen Wert mit einer tolerierten Streuung umfasst.
Eine tolerierte Streuung kann bspw. eine Standardabweichung von durch einen jeweiligen Sensor ermittelten Messwerten sein. Entsprechend kann die Streuung dynamisch bestimmt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals berechnet wird, indem das erste Signal geteilt wird durch ein Produkt aus dem zweiten Signal und einer Steigungsdifferenz einer Steigung des ersten Signals und einer Steigung des zweiten Signals. $\begin{array}{l} (erstes Signal \cdot Steigung zweites Signal) / (zweites Signal \cdot \\ Steigung erstes Signal) = Diagnosewert \end{array}$
Mittels Gleichung (1) kann das erfindungsgemäß vorgesehene mathematische Verhältnis recheneffizient bestimmt und mit dem Diagnosewert abgeglichen werden.
Dabei ist der Diagnosewert so zu wählen, das sicherheitskritische Fehler bspw. gemäß einer Vorschrift, wie bspw. ISO 26262 erkannt werden, aber nicht als Fehlerfall beschriebene Zustände nicht als Fehler erkannt werden um unnötige Liegenbleiber bzw. Werkstattbesuche zu vermeiden. Bspw. kann der Diagnosewert bei ~1 liegen, es kann aber auch ein Bereich von bspw. 0.9 bis 1.1 verwendet werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der vorgegebene Zeitraum kleiner ist als ein Zeitraum, in dem ein übergeordnetes Regelungssystem zum Regeln der Anlage reagiert und größer ist als Fehlerzeitraum, in dem Fehler der Anlage spontan auftreten.
Ein übergeordnetes Regelungssystem zum Regeln der Anlage kann bspw. ein Nutzer sein. Entsprechend sollte, um einen Fehler zu erkennen, der vorgegebene Zeitraum kleiner sein als ein Reaktionsverhalten des Nutzers, sodass Nutzerverhalten nicht als Fehler erkannt wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass für den Fall, dass das Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals dem Diagnosewert entspricht, anhand des ersten Signals und/oder des zweiten Signals eine Zielgröße zum Steuern der Anlage ermittelt wird.
Wenn das Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals dem Diagnosewert entspricht, kann davon ausgegangen werden, dass die von den zwei Sensoren ermittelten Messwerte valide sind bzw. kein Fehlerfall vorliegt. Entsprechend kann bspw. ein Validierungssignal ausgegeben werden und/oder die Anlage in Abhängigkeit der durch die zwei Sensoren ermittelten Messwerte eingestellt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Anlage eine Bremsanlage zum Bremsen eines Fahrzeugs ist, und die Zielgröße auf einen Ausgangswert, bei dem die Bremsanlage keine Bremskraft bereitstellt, zurückgestellt wird, wenn in einem vorgegebenen Rückstellzeitraum keine Änderung der Zielgröße ermittelt wird.
Für eine Anwendung in einer Bremsanlage besteht die Problematik, dass die Pedalkraft durch den Fahrer zwar immer weiter erhöht werden kann, die Reduzierung der Pedalkraft bei 0N aber endet. Entsprechend ist es durch Drifteffekte möglich, dass die Verzögerung nicht auf 0 reduziert werden kann. Ist dieser Zustand zu lange gegeben (ungewolltes eventuell nicht vom Fahrer merkbares Bremsen), führt dies zu einem höheren Bremsenverschleiß als auch Bremserwärmung und in der Folge zu einer Reduzierung der erreichbaren Bremswirkung, was wiederrum ein Sicherheitsproblem darstellt. Zur Vermeidung dieser Vorgänge kann die Zielgröße über eine Kompensationszeit bzw. einen Rückstellzeitraum bis auf 0 reduziert werden, wenn nicht zwischenzeitlich über einen Sensor eine validierte bzw. fehlermeldungsfreie Signaländerung ermittelt wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass für einen vorgegebenen Haltezeitraum eine Änderung der Zielgröße auf den Ausgangwert blockiert wird, wenn nach einer zuletzt bestimmten Änderung der Zielgröße keine weitere Änderung der Zielgröße erfolgt.
Um zu vermeiden, dass die Bremswirkung sich bspw. beim Halten an einer Bahnschranke ungewollt auf 0 reduziert, kann ein Haltezeitraum vorgesehen werden, innerhalb dessen nach letzter verifizierten Signaländerung die Zielgröße nicht reduziert wird. Dabei gilt insbesondere, dass der Haltezeitraum kleiner ist als der Rückstellzeitraum.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung eine Bremsanlage zum Bremsen eines Fahrzeugs. Die Bremsanlage umfasst ein elektronisches Bremspedal, einen ersten Bremssensor, einen zweiten Bremssensor und eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens durchzuführen.
Die vorgestellte Bremsanlage ist ein sogenanntes x-by-wire System mit einem elektronischen Bremspedal.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Programmprodukt, d. h., ein Computerprogrammprodukt, wobei das Programmprodukt Programmcodemittel umfasst, die, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit dazu konfigurieren, eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens durchzuführen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens,
2 eine Detaildarstellung des Verfahrens gemäß 1,
3 eine mögliche Ausgestaltung der vorgestellten Bremsanlage.

In 1 ist Verfahren 100 zum Steuern einer Anlage dargestellt, wobei die Anlage ein elektronisches Pedal, einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor umfasst, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor jeweils dazu konfiguriert sind, eine Bewegung des Pedals zu messen.
Das Verfahren 100 umfasst einen ersten Bestimmungsschritt 101, bei dem ein erster Verlaufs eines von dem ersten Sensor ermittelten Signals in einem vorgegebenen Zeitraum ermittelt wird, einen zweiten Bestimmungsschritt 103, bei dem ein zweiter Verlauf eines von dem zweiten Sensor ermittelten Signals in dem vorgegebenen Zeitraum bestimmt wird, eine Abgleichschritt 105, bei dem ein mathematisches Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals mit mindestens einem vorgegebenen Diagnosewert abgeglichen wird, und einen Ausgabeschritt 107, bei dem eine Fehlermeldung für den Fall ausgegeben wird, dass das Verhältnis des ersten Signals und des zweiten Signals von dem Diagnosewert abweicht.
Die Fehlermeldung kann bspw. auf einer Ausgabeeinheit, wie bspw. einer Anzeige ausgegeben und/oder in einem Speicher hinterlegt werden.
In 2 ist ein Diagramm 200 dargestellt, das sich auf seiner Ordinate über die Zeit und auf seiner Abszisse über eine gemessene Betätigungskraft bzw. Pedalbewegung aufspannt.
Ein erster Verlauf 201 entspricht von einem ersten Sensor ermittelten Messwerten.
Ein zweiter Verlauf 203 entspricht von einem zweiten Sensor ermittelten Messwerten.
Der erste Verlauf 201 und der zweite Verlauf 203 steigen beide über die Zeit an. Dies resultiert aus einem Sensordrift des ersten Sensors und des zweiten Sensors. Da der erste Sensor und der zweite Sensor gemeinsam bzw. in einem konstanten Verhältnis zueinander driften bzw. sich in einem konstanten Verhältnis zueinander ändern, kann davon ausgegangen werden, dass beide Sensoren fehlerfrei arbeiten und eine nutzerbedingte Pedalbewegung fehlerfrei ermitteln.
Eine mathematisch exakte Bestimmung, ob der erste Verlauf 201 und der zweite Verlauf 203 sich in einem konstanten Verhältnis zueinander ändern, kann anhand eines Verhältnisses 209 einer ersten Steigung 205 des ersten Verlaufs 201 und einer zweiten Steigung 207 des zweiten Verlaufs 203 bestimmt werden. Wenn das Verhältnis 209 den Wert 1 annimmt, kann davon ausgegangen werden, dass der erste Verlauf 201 und der zweite Verlauf 203 sich zueinander konstant und entsprechend fehlerfrei ändern.
In 3 ist eine Bremsanlage 300 dargestellt. Die Bremsanlage umfasst ein elektronisches Bremspedal 301, einen ersten Bremssensor 303, einen zweiten Bremssensor 305 und eine Recheneinheit 307.
Die Recheneinheit 307 ist dazu konfiguriert, ein Verfahren 100 gemäß 1 durchzuführen.
Der erste Bremssensor 303 und der zweite Bremssensor 305 können Teil eines integrierten Sensorsystems oder separate Bremssensoren sein.
Ferner können der erste Bremssensor 303 und der zweite Bremssensor 305 dazu konfiguriert sein eine Bremskraft und/oder eine Bewegung des Bremspedals 301 zu messen.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren
101: erster Bestimmungsschritt
103: zweiter Bestimmungsschritt
105: Abgleichschritt
107: Ausgabeschritt
200: Diagramm
201: erster Verlauf
203: zweiter Verlauf
205: erste Steigung
207: zweite Steigung
209: Verhältnis
300: Bremsanlage
301: Bremspedal
303: erster Bremssensor
305: zweiter Bremssensor
307: Recheneinheit

Claims

Verfahren (100) zum Steuern einer Anlage (300), wobei die Anlage (300) ein elektronisches Pedal (301), einen ersten Sensor (303) und einen zweiten Sensor (305) umfasst, wobei der erste Sensor (303) und der zweite Sensor (305) jeweils dazu konfiguriert sind, eine Bewegung des Pedals (301) zu messen wobei das Verfahren (100) umfasst: - Bestimmen (101) eines ersten Verlaufs (201) eines von dem ersten Sensor (303) ermittelten Signals in einem vorgegebenen Zeitraum, - Bestimmen (103) eines zweiten Verlaufs (203) eines von dem zweiten Sensor (305) ermittelten Signals in dem vorgegebenen Zeitraum, - Abgleichen (105) eines mathematischen Verhältnisses (209) des ersten Signals und des zweiten Signals mit mindestens einem vorgegebenen Diagnosewert, - Ausgeben (107) einer Fehlermeldung für den Fall, dass das Verhältnis (209) des ersten Signals und des zweiten Signals von dem Diagnosewert abweicht.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Diagnosewert einen Wertebereich umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Diagnosewert einen Wert mit einer tolerierten Streuung umfasst.
Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (209) des ersten Signals und des zweiten Signals berechnet wird, indem das erste Signal geteilt wird durch ein Produkt aus dem zweiten Signal und einer Steigungsdifferenz einer Steigung (205) des ersten Signals und einer Steigung (207) des zweiten Signals.
Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitraum kleiner ist als ein Zeitraum, in dem ein übergeordnetes Regelungssystem zum Regeln der Anlage (300) reagiert und größer ist als Fehlerzeitraum, in dem Fehler der Anlage (300) spontan auftreten.
Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Verhältnis (209) des ersten Signals und des zweiten Signals dem Diagnosewert entspricht, anhand des ersten Signals und/oder des zweiten Signals eine Zielgröße zum Steuern der Anlage (300) ermittelt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (300) eine Bremsanlage (300) zum Bremsen eines Fahrzeugs ist, und die Zielgröße auf einen Ausgangswert, bei dem die Bremsanlage (300) keine Bremskraft bereitstellt, zurückgestellt wird, wenn in einem vorgegebenen Rückstellzeitraum keine Änderung der Zielgröße ermittelt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen vorgegebenen Haltezeitraum eine Änderung der Zielgröße auf den Ausgangwert blockiert wird, wenn nach einer zuletzt bestimmten Änderung der Zielgröße keine weitere Änderung der Zielgröße erfolgt.
Bremsanlage (300) zum Bremsen eines Fahrzeugs, wobei die Bremsanlage (300) umfasst: - ein elektronisches Bremspedal (301), - einen ersten Bremssensor (303), - mindestens einen zweiten Bremssensor (305), - eine Recheneinheit (307), wobei die Recheneinheit (307) dazu konfiguriert ist, ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Programmprodukt, wobei das Programmprodukt Programmcodemittel umfasst, die, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit dazu konfigurieren, ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.