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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, mit einer von einem Fahrer betätigbaren Betätigungseinrichtung, mit zumindest einem ersten, zweiten und dritten Sensor, wobei die Sensoren jeweils der Betätigungseinrichtung zugeordnet sind, wobei durch die Sensoren die Betätigungseinrichtung redundant auf eine Betätigung überwacht wird, wobei durch die Sensoren Signale in Abhängigkeit von der Betätigung ausgegeben werden, und wobei die Signale der Sensoren durch Vergleichen miteinander auf Fehler überwacht werden.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Betätigung einer von einem Fahrer betätigbaren Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug durch einen der Betätigungseinrichtung zugeordneten Sensor zu erfassen. Betätigt der Fahrer die Betätigungseinrichtung, so wird in Abhängigkeit davon insbesondere ein Brems- oder Beschleunigungswunsch des Fahrers erkannt. Beispielsweise sind Bremsanlagen mit elektromechanischen Bremskraftverstärkern bekannt, die zusammen mit einem Fahrzeugassistenzsystem, insbesondere einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP), ein redundantes „Brake-by-Wire“-System bilden, bei dem keine mechanische Verbindung von der Betätigungseinrichtung zu der Bremsanlage vorliegt. Ein Bremswunsch wird beispielsweise in Abhängigkeit von einer Betätigung der Betätigungseinrichtung an einen elektromechanischen Aktuator weitergeleitet, der dazu ausgebildet ist, einen Druckaufbau in der Bremsanlage auszuführen.
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Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Überwachungskonzepte, um Sensorwerte plausibilisieren zu können. Damit soll verhindert werden, dass es aufgrund eines Sensorfehlers zu einem Fehlverhalten in der Steuerung oder Regelung und einer damit einhergehenden negativen Beeinträchtigung der Fahrzeugsicherheit kommt. So offenbart die Offenlegungsschrift
DE 198 41 335 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Bremsanlage eines Fahrzeugs nach dem Brake-by-Wire-Prinzip, wobei eine Bremspedalbetätigung durch drei voneinander unabhängige Messeinrichtungen beziehungsweise Sensoren erfasst wird. Insbesondere wird aus den Signalen jeder der drei Messeinrichtungen jeweils ein Bremswunsch-Signal abgeleitet, wobei die Bremswunsch-Signale miteinander verglichen werden, um einen Fehler in einer der Messeinrichtungen zu erkennen. Der als fehlerhaft erkannte Sensor wird dann weggeschaltet beziehungsweise bei der Generierung des Bremswunsch-Signals nicht mehr berücksichtigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Sensor als Kamerasensor ausgebildet ist. Durch den Kamerasensor ist eine vorteilhafte Plausibilisierung der Signale des zweiten und dritten Sensors sichergestellt. Vorzugsweise sind der zweite oder dritte Sensor als direkt an der Betätigungseinrichtung angeordnete Sensoren, beispielsweise Wegsensoren, Drucksensoren, oder Kraftsensoren, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist zumindest ein weiterer, beispielsweise vierter Sensor, oder eine Vielzahl weiterer Sensoren vorgesehen, die ebenfalls dazu ausgebildet sind, die Betätigungseinrichtung redundant auf eine Betätigung zu überwachen. Stimmt beispielsweise eine durch die Signale bereitgestellte Information hinsichtlich eines Fahrer-Bremswunsches nicht mit einer entsprechenden Information des Kamerasensors überein, so wird das Signal als fehlerhaft erkannt. So wird, insbesondere im Fehlerfall zumindest eines der anderen Sensoren eine durch den Kamerasensor ausgegebene zusätzliche Sensorgröße verwendet, um die Betätigungseinrichtung auf eine Betätigung zu überwachen. Der Kamerasensor ist insbesondere ein optischer Sensor, der für einen Menschen sichtbare Wellenlängen des Lichts erfasst, oder ein Infrarotsensor.
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Insbesondere wird eine ohnehin bereits vorhandene Innenraumkamera des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise zur Müdigkeitserkennung des Fahrers vorgesehen ist, zur Durchführung des Verfahrens verwendet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Umgebungshelligkeit erfasst wird, und dass eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs angesteuert wird, um einen vorgegebenen Wert für die Umgebungshelligkeit im Bereich der Betätigungseinrichtung zumindest zu erreichen, insbesondere genau einzustellen. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass die Umgebungshelligkeit ausreichend hoch ist, sodass die Betätigung durch den Kamerasensor sicher erfassbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung als Joystick oder Pedal ausgebildet ist, und dass die Betätigung in Abhängigkeit von einem Verlagerungsweg und/oder einer räumlichen Position der Betätigungseinrichtung erfasst wird. Durch eine derartige Ausbildung der Betätigungseinrichtung und die Erfassung des Verlagerungswegs und/oder dessen räumlicher Position ist vorteilhaft sichergestellt, dass ein Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs sicher erkannt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Pedal um ein Gaspedal, ein Bremspedal oder ein kombiniertes Fahrpedal, das zur Ausgabe von Beschleunigungs- und Verzögerungswünschen gleichermaßen ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist auch der Joystick dazu ausgebildet, sowohl Beschleunigungswünsche als auch Verzögerungswünsche auszugeben. Insbesondere werden dazu ein Bewegungswinkel und/oder eine Geschwindigkeit der Betätigung des Joysticks oder des Pedals erfasst.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung eine Bremsanlage und/oder eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Bei einer derartigen Ansteuerung sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders stark ausgeprägt. Handelt es sich bei der Betätigungseinrichtung beispielsweise, wie vorstehend beschrieben, um einen Joystick, wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Bewegungsrichtung des Joysticks ein Beschleunigungswunsch oder ein Verzögerungswunsch erkannt und entsprechend entweder die Antriebseinheit oder die Bremsanlage angesteuert. Beispielsweise wird ein Fahrzeugverzögerungswunsch durch einen Fahrer über den Joystick eingestellt. Entsprechend dessen Bewegung, insbesondere dessen Bewegungsgeschwindigkeit, oder dessen Bewegungswinkel wird ein Signal an eine Komponente einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen ansteuerbaren Aktuator, übermittelt und durch den Aktuator ein entsprechender Bremsdruck aufgebaut, wie vorstehend beschrieben. Insbesondere wird zunächst ein Kamerabild des Kamerasensors durch eine dem Kamerasensor zugeordneten Steuereinrichtung grafisch verarbeitet und ausgewertet, und anschließend von der Steuereinrichtung entsprechende Ansteuersignale an die Bremsanlage und/oder die Antriebseinheit ausgegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn zumindest eines der Signale als fehlerhaft erkannt wurde. Durch eine derartige Ausgabe der Fehlermeldung ergibt sich der Vorteil, dass ein Fahrer darauf hingewiesen wird, dass sein Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswunsch durch zumindest einen der Sensoren nicht mehr erfassbar ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Differenz der Signale des zweiten und des dritten Sensors ermittelt wird, und dass ein Fehler erkannt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert erreicht. Durch eine derartige differenzabhängige Fehlererkennung ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Plausibilisierung der Sensorsignale zueinander geschaffen. Sind zusätzliche Sensoren vorgesehen, wie vorstehend beschrieben, werden auch deren Signale bevorzugt, insbesondere nach einer vorgegebenen Reihenfolge oder Priorisierung durch Differenzbildung miteinander verglichen, und auf Fehler geprüft. Beispielsweise wird jeweils die Differenz des Signals zu dem zweiten Sensor gebildet, und ein Fehler erkannt, wenn die Differenz den vorgegebenen Wert erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signale des zweiten und des dritten Sensors mit dem entsprechenden Signal des ersten Sensors verglichen werden, und dass derjenige Sensor als fehlerhaft erkannt wird, dessen jeweiliges Signal eine größere Differenz zu dem Signal des ersten Sensors aufweist. Durch eine derartige Fehlererkennung ist vorteilhaft sichergestellt, dass der erste Sensor als Referenz für den zweiten und den dritten Sensor verwendet, und damit eine Fehlfunktion des zweiten oder des dritten Sensors besonders zuverlässig erkannt wird. Sind zusätzliche Sensoren vorgesehen, wie vorstehend beschrieben, werden auch deren Signale bevorzugt mit dem Signal des ersten Sensors verglichen, und auf Fehler geprüft.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Signale des zweiten und des dritten Sensors erst dann mit dem entsprechenden Signal des ersten Sensors verglichen werden, nachdem die Differenz den vorgegebenen Wert erreicht hat. Durch eine derartige Vorgehensweise ist eine besonders vorteilhafte Kaskade zur Fehlererkennung geschaffen, die die beiden vorstehend genannten Möglichkeiten besonders effizient kombiniert. So findet der Vergleich der Sensorsignale zu dem ersten Sensor als Referenz nur bedarfsweise statt, und gleichzeitig wird sicher bestimmt, welcher der anderen Sensoren defekt ist. Wird beispielsweise durch den zweiten Sensor ein Verlagerungsweg der Betätigungseinrichtung von 20 mm, und durch den dritten Sensor ein Verlagerungsweg von nur 1 mm erkannt, sind die Sensorsignale nicht zueinander plausibel. Durch einen Vergleich mit dem entsprechend durch den ersten Sensor als Kamerasensor erfassten Verlagerungsweg wird nun sicher bestimmt, welcher der beiden Sensoren defekt ist. Beträgt der durch den ersten Sensor erfasste Verlagerungsweg beispielsweise 18 mm, so muss der dritte Sensor defekt sein. Insbesondere wird dann festgelegt, dass die vorstehend genannte Ansteuerung der Bremsanlage und/oder der Antriebseinheit nur in Abhängigkeit von dem nicht fehlerhaften Sensor, im Beispiel also in Abhängigkeit von den Signalen des zweiten Sensors, erfolgt. Sind zusätzliche Sensoren vorgesehen, wie vorstehend beschrieben, werden auch deren Signale bevorzugt mit dem Signal des ersten Sensors verglichen, und auf Fehler geprüft.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Differenz der Signale des zweiten und des dritten Sensors ermittelt wird, und dass, solange die Differenz einen vorgegebenen Wert unterschreitet, der erste Sensor in Abhängigkeit von zumindest einem der Signale des zweiten und des dritten Sensors kalibriert wird. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zum einfachen und wiederholt durchgeführten Kalibrieren des ersten Sensors geschaffen, sodass dessen korrekte Funktion besonders vorteilhaft sichergestellt ist. Beispielsweise wird durch den Kamerasensor als ersten Sensor die Bewegung eines Joysticks als die Betätigungseinrichtung aufgezeichnet, und anschließend in eine Position des Joysticks umgerechnet. Durch die vorstehend beschriebenen Kalibrierung kann eine derartige Umrechnung grafischer Bilddaten in eine absolute Position über die anderen Sensoren angelernt werden. Sind zusätzliche Sensoren vorgesehen, wie vorstehend beschrieben, werden auch deren Signale bevorzugt, insbesondere nach einer vorgegebenen Reihenfolge oder Priorisierung durch Differenzbildung miteinander verglichen. Beispielsweise wird jeweils die Differenz des Signals zu dem zweiten Sensor gebildet, und der erste Sensor dann in Abhängigkeit von zumindest einem der Signale des zusätzlichen Sensors kalibriert.
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Das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 weist eine von einem Fahrer betätigbare Betätigungseinrichtung und zumindest einen ersten, zweiten und dritten Sensor auf. Es zeichnet sich durch eine Steuereinrichtung aus, die speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug zumindest einen oder mehrere weitere Sensoren auf, wie vorstehend beschrieben. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
- 1 eine Betätigungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, und
- 2 ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs mit der Betätigungseinrichtung.
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1 zeigt, lediglich schematisch dargestellt, ein Kraftfahrzeug 1, mit zumindest einer von einem Fahrer betätigbaren Betätigungseinrichtung 2. Die Betätigungseinrichtung 2 ist insbesondere als Joystick oder Pedal, beispielsweise Gas-, Brems- oder Fahrpedal, ausgebildet.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist außerdem einen vorliegend als Kamerasensor 3 ausgebildeten ersten Sensor 3 auf, der dazu ausgebildet ist, eine Betätigung der Betätigungseinrichtung 2 zu erfassen. Weiter sind der Betätigungseinrichtung 2 noch ein zweiter Sensor 4 und ein dritter Sensor 5 zugeordnet, die dazu ausgebildet sind, die Betätigungseinrichtung 2 redundant auf eine Betätigung zu überwachen. Im Unterschied zu dem ersten Sensor 3 sind der zweite Sensor 4 und der dritte Sensor 5 beispielsweise als Wegsensoren, Kraftsensoren oder Drucksensoren ausgebildet und direkt an der Betätigungseinrichtung 2 angeordnet. Optional sind weitere, nicht dargestellte Sensoren vorgesehen, die ebenfalls dazu ausgebildet sind, die Betätigungseinrichtung 2 redundant auf eine Betätigung zu überwachen.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist weiter eine Bremsanlage 6 und eine Antriebseinheit 7 auf, die jeweils dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit von einer erfassten Betätigung der Betätigungseinrichtung 2 angesteuert zu werden. Dies erfolgt entweder direkt, beispielsweise durch eine kommunikationstechnische Verbindung der Sensoren 4, 5 mit der Bremsanlage 6 und der Antriebseinheit 7, wobei die Sensoren 4, 5 dazu ausgebildet sind, die Bremsanlage 6 und die Antriebseinheit 7 oder diesen zugeordneten, nicht dargestellten Steuerlogiken, mit entsprechenden Steuersignalen anzusteuern.
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Außerdem ist eine Steuereinrichtung 8 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, Signale des Kamerasensors 3 auszuwerten, und in Abhängigkeit davon die Bremsanlage 6 und die Antriebseinheit 7 oder deren Steuerlogiken anzusteuern. Auch die Signale der Sensoren 4, 5 werden alternativ zunächst durch gestrichelt dargestellte kommunikationstechnische Verbindungen von der Steuereinrichtung 8 ausgewertet, und dann in Abhängigkeit davon Steuersignale an die Bremsanlage 6 und die Antriebseinheit 7 oder deren Steuerlogiken ausgegeben.
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Sowohl die Bremsanlage 6 als auch die Antriebseinheit 7 weisen dazu zumindest einen ansteuerbaren Aktuator auf. Beispielsweise weist die Bremsanlage 6 einen oder mehrere, nicht dargestellte Bremskrafterzeuger, insbesondere in Form eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers und/oder einer Ventilanordnung als Teil eines elektronischen Stabilitätsprogramms, auf. Die Antriebseinheit 7 weist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine auf.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 beschrieben. Hierzu zeigt die 2 das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Insbesondere wird durch das Verfahren gewährleistet, dass Sensorsignale der Sensoren 3, 4, 5 besonders vorteilhaft plausibilisiert werden. Das Verfahren wird lediglich beispielgebend auf drei Sensoren 3, 4, 5 angewendet. Wie vorstehend beschrieben, sind optional weitere Sensoren vorgesehen und in das Verfahren eingebunden.
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In einem Schritt S1 beginnt das Verfahren, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug 1 durch einen Fahrer gestartet wird, und/oder wenn erkannt wird, dass die Sensoren 3, 4, 5 mit Strom versorgt werden.
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In einem Schritt S2 wird nun durch die Sensoren 3, 4, 5 die Betätigungseinrichtung 2 auf eine Betätigung überwacht, und die Betätigung in Abhängigkeit von einem Verlagerungsweg und/oder einer räumlichen Position der Betätigungseinrichtung 2 erfasst. Durch die Sensoren 3, 4, 5 werden dann Signale in Abhängigkeit von der Betätigung ausgegeben.
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In einem Schritt S3 werden die Signale der Sensoren 3, 4, 5 durch Vergleichen miteinander auf Fehler überwacht. Hierzu sollen im Folgenden drei Möglichkeiten beschrieben werden. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass eine Differenz der Signale des zweiten und des dritten Sensors 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren, insbesondere jeweils eine Differenz der Signale der weiteren Sensoren zu dem Signal des zweiten Sensors 4, ermittelt wird, und dass ein Fehler erkannt wird, wenn die Differenz einen vorgegebenen Wert erreicht. Diese Möglichkeit ist besonders einfach durchführbar. Sie lässt jedoch keine Aussage darüber zu, welcher der Sensoren defekt ist.
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Als zweite Möglichkeit werden die Signale des zweiten und dritten Sensors 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren mit dem entsprechenden Signal des ersten Sensors 3 verglichen, wobei derjenige Sensor 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren als fehlerhaft erkannt wird, dessen jeweiliges Signal eine größere Differenz zu dem Signal des ersten Sensors 3 aufweist. Diese Möglichkeit erfordert einen im Vergleich zu der ersten Möglichkeit höheren Aufwand, jedoch ist eine sichere Aussage darüber möglich, welcher der Sensoren 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren tatsächlich defekt ist.
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Schließlich ist als dritte Möglichkeit eine Kombination der ersten oder zweiten Möglichkeit denkbar. So werden die Signale des zweiten und des dritten Sensors 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren erst dann mit dem entsprechenden Signal des ersten Sensors 3 verglichen, nachdem die Differenz den vorgegebenen Wert erreicht hat. Durch die dritte Möglichkeit werden also die Vorteile der ersten und zweiten Möglichkeit kombiniert. So wird der etwas aufwändigere Vergleich mit den Signalen des ersten Sensors 3 nämlich erst dann durchgeführt, wenn klar ist, dass einer der anderen Sensoren 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren defekt sein muss.
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In einem darauffolgenden Schritt S4 wird jedenfalls geprüft, ob ein Fehler erkannt wurde. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren mit einem Schritt S5 fortgesetzt, in dem eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Ist zumindest eines der Sensorsignale nicht fehlerhaft, so wird das Verfahren mit einem Schritt S7 fortgesetzt. Ansonsten endet es mit einem Schritt S8.
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Wird in dem Schritt S4 kein Fehler erkannt, so wird optional der Schritt S6 durchgeführt, in dem der erste Sensor 3 in Abhängigkeit von zumindest einem der Signale des zweiten und des dritten Sensors 4, 5 und/oder der weiteren Sensoren kalibriert wird.
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In dem Schritt S7 wird ansonsten noch in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung die Bremsanlage 6 oder die Antriebseinheit 7 angesteuert. Das Verfahren endet mit dem Schritt S8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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