DE102022211884A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Detektieren eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeuges (10), umfassend: Aussenden (101) von UWB-Signalen über einen zeitlichen Verlauf durch eine Sendeeinheit (11a -11e), Empfangen (102) der UWB-Signale durch eine Empfangseinheit (12a -12e), um ein aus den empfangenen UWB-Signalen resultierendes Empfangssignal zu erzeugen, Ermitteln einer Änderung (103) über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg, und Detektieren und/oder Vorhersagen (104) eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals.

Description

• Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeuges.
• In aktuellen Fahrzeugsystemen wird ein Fahrzeugzugang über KeyFobs, Smartphones oder herkömmliche Schlüssel ermöglicht. In einem KeyFob oder einem Smartphone sind dazu zusätzlich UWB Sensoren verbaut. UWB Sensoren sind Ultra Wideband Sensoren. UWB Systeme werden oftmals auch zum Detektieren einer Position einer Person oder eines Objektes genutzt, wobei das UWB System als Radarsystem eingesetzt wird, um die Position zu Detektieren.
• Die DE 10 2019 210 835 A1 offenbart dazu eine Detektionseinrichtung in einem Fahrzeug, welche auf einem UWB System basiert.
• Die DE 10 2020 126 539 A1 offenbart ferner ein Überwachungssystem für einen Innenraum eines Fahrzeuges, welches eine UWB Sensoreinheit zum Durchführen einer Detektion von Objekten und oder Personen im Fahrzeug umfasst.
• Auch werden in aktuellen Fahrzeugsystemen oftmals unterschiedliche Daten, wie bspw. ein Tankfüllstand oder eine Gaspedalstellung über dedizierte Sensoren oder über indirekte Indikatoren ermittelt bzw. berechnet.
• Offenbarung der Erfindung
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Zustands einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugs umfasst ein Aussenden von UWB Signalen über einen zeitlichen Verlauf durch eine Sendeeinheit, ein Empfangen der UWB Signale durch eine Empfangseinheit, um ein aus den empfangenen UWB Signalen resultierendes Empfangssignal zu erzeugen, ein Ermitteln einer Änderung über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg, und ein Detektieren und/oder Vorhersagen eines Zustands einer Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugs umfasst eine Sendeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, über einen zeitlichen Verlauf UWB Signale auszusenden, eine Empfangseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die UWB Signale zu empfangen, um ein aus den Empfangenen UWB Signalen resultierendes Empfangssignal zu erzeugen, und eine Signalverarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Änderung über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg zu ermitteln und einen Zustand einer Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals zu detektieren und/oder vorherzusagen.
• Das Aussenden der UWB Signale erfolgt über einen zeitlichen Verlauf hinweg. Das bedeutet insbesondere, dass einzelne UWB Signale in einer zeitlichen Abfolge nacheinander ausgesendet werden. Ist das UWB Signal zwischen unterschiedlichen Aussendevorgängen einzelner UWB Signale unverändert, so kann auch von einem wiederholten Aussenden eines UWB Signals gesprochen werden.
• Es erfolgt ein Empfangen der UWB Signale durch eine Empfangseinheit. Das bedeutet, dass die von der Sendeeinheit ausgesendeten UWB Signale von der Empfangseinheit empfangen werden. Dabei wurden die ausgesendeten UWB Signale auf ihrem Ausbreitungsweg typischerweise von Objekten in der Umgebung der Sendeeinheit bzw. in der Umgebung der Empfangseinheit reflektiert. Das empfangene UWB Signal basiert somit auf dem ausgesendeten UWB Signal, ist jedoch nicht identisch zu diesem. Aus den empfangenen UWB Signalen wird das resultierendes Empfangssignal erzeugt. Im einfachsten Fall bedeutet dies, dass die in einer zeitlichen Abfolge empfangen UWB Signale aneinandergereiht werden, um das Empfangssignal zu erzeugen. Das Empfangssignal ist bevorzugt ein Signal über einen zeitlichen Verlauf, der dem zeitlichen Verlauf entspricht, über den die UWB Signale ausgesendet bzw. empfangen wurden.
• Es erfolgt ein Ermitteln einer Änderung über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg. Es wird somit analysiert, in welcher Weise sich das empfangene UWB Signal zwischen unterschiedlichen Empfangszeitpunkten verändert. Insbesondere werden dabei nur einzelne Charakteristiken des empfangenen UWB Signals bzw. einzelne Charakteristiken des resultierten Empfangssignals betrachtet. Da davon ausgegangen werden kann, dass die ausgesendeten UWB Signale über den zeitlichen Verlauf hinweg unverändert sind, resultieren Änderungen in dem Empfangssignal aus Änderungen in der Umgebung, durch welche das UWB Signal zu der Empfangseinheit reflektiert wurde. Es kann damit auf eine Änderung einer Charakteristik eines Objektes in der Umgebung der Sendeeinheit und oder der Empfangseinheit geschlossen werden. Dadurch, dass eine bestimmte Charakteristik des Empfangssignals betrachtet wird, kann eine Änderung eines bestimmten Objektes in der Umgebung analysiert werden, welches hier die Fahrzeugkomponente ist.
• Es erfolgt ein Detektieren und/oder Vorhersagen eines Zustandes der Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals. Es wird also eine Änderung des Empfangssignals betrachtet und nicht lediglich ein einzelnes empfangenes UWB Signal. Es wird bei dem Detektieren und/oder Vorhersagen des Zustandes somit nicht lediglich eine Laufzeit des UWB Signals zwischen Aussenden und Empfangen betrachtet, wie dies bspw. bei Radarsystemen der Fall ist. Vielmehr werden mehrere in zeitlicher Abfolge betrachtete UWB Signale betrachtet, welche in dem Empfangssignal wiedergegeben sind. Basierend auf dieser Änderung kann auf Zustand einer Fahrzeugkomponente geschlossen werden oder bei einer Vorhersage auch auf einen zukünftigen Zustand einer Fahrzeugkomponente geschlossen werden.
• Es wird darauf hingewiesen, dass die empfangenen UWB Signale nicht nur Änderungen umfassen, die aus einer Veränderung des ausgesendeten UWB Signals durch Reflektion oder Dämpfung auf dem Übertragungsweg zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit resultieren, sondern dass manche Fahrzeugkomponenten auch elektromagnetische Wellen abgeben, die im Frequenzbereich der UWB Signale liegen. Auch solche Informationen tragen zu den empfangenen UWB Signal bei. So können in dem zeitlichen Verlauf des Empfangssignals bspw. Informationen vorliegen, die aus elektromagnetischen Schaltvorgängen von bestimmten Antriebskomponenten resultieren.
• Um Informationen über einen Zustand oder einen zukünftigen Zustand einer Fahrzeugkomponente treffen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Fahrzeugkomponente im Umfeld der Sendeeinheit und der Empfangseinheit angeordnet ist. Dabei ist es jedoch nicht notwendig, dass diese Einheiten unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit sind bevorzugt an oder in einem Fahrzeug angeordnet. Dabei sind die Sendeeinheit und die Empfangseinheit bevorzugt Komponenten eines UWB Sensors.
• Vorteilhaft ist es, wenn durch die Sendeeinheit ein gerichtetes UWB Signal ausgesendet wird, welches in Richtung der Fahrzeugkomponente ausgesendet wird. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn durch die Empfangseinheit ein eingerichtetes Empfangen der UWB Signale erfolgt, wobei eine primäre Empfangsrichtung auf die Fahrzeugkomponente gerichtet ist.
• Im derzeitigen Fahrzeugsystemen werden unterschiedliche Daten wie der Tankfüllstand oder die Gaspedalstellung über dedizierte Sensoren oder indirekte Indikatoren ermittelt bzw. berechnet. Um nun die Möglichkeit zu haben, diese Sensoren einzusparen, oder deren Messwerte zu verifizieren, oder berechnete Werte zu verbessern kann über die erfindungsgemäße Auswertung der UWB Signale dies erreicht werden. So kann z.B. die Frequenz oder ein Schaltzeit-Zyklus eines el. Saugventiels beobachtet werden und ggf. eine Adaption der Ansteuerung aufgrund von gelernten (über machine learning, lineare Hut Funktion) Werten eingeleitet werden. Dies kann zur Verbrauchsoptimierung genutzt werden. Damit lässt sich aus vorgegeben soll-Verhalten „neu“-Zustand Verhalten erlenen, die im späteren Fahrzeug-Leben Indikatoren geben, wie die jeweilige Fahrzeug-Applikation adaptieren werden kann/soll um Performance oder Verbrauch oder Wartung zu verbessern. Basis hierzu sind mehrere UWB-Sensoren, welche im Fahrzeug verteilt sind und eine evtl. zentrale Recheneinheit, z.B. einen Vehicle-Computer.
• Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
• Bevorzugt definiert der Zustand der Fahrzeugkomponente eine Funktionsfähigkeit oder ein Alterungszustand der Fahrzeugkomponente. So kann beispielsweise auf eine Funktionsfähigkeit der Fahrzeugkomponente geschlossen werden, wenn ein typischerweise von der Fahrzeugkomponente in dem Empfangssignal resultierendes Signalanteil über den zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg abnimmt, verschwindet oder sich verändert. Durch das Abnehmen eines solchen Signalanteils kann auch auf den Alterungszustand der Fahrzeugkomponente geschlossen werden.
• Bevorzugt erfolgt das Empfangen der UWB Signale mittels mehrerer Empfangseinheiten, wobei das Empfangssignal durch ein Fusionieren der empfangenen UWB Signale der Empfangseinheit erzeugt wird. Die mehreren Empfangseinheiten sind dabei bevorzugt an unterschiedlichen Positionen des Fahrzeuges angeordnet. Weiter bevorzugt erfolgt auch das Aussenden der UWB Signale durch mehrere Sendeeinheiten. So kann es bspw. auftreten, dass eine den Zustand der Fahrzeugkomponente wiederspiegelnde Information auf allen Seiten der Fahrzeugkomponente gleichmäßig in dem reflektierten UWB-Signal auftritt. Daher ist es vorteilhaft, wenn mehrere Empfangseinheiten genutzt werden, um unterschiedliche Reflektionen des UWB Signals auf unterschiedlichen Seiten der Fahrzeugkomponente zu empfangen und diese für das Detektieren und/oder Vorhersagen des Zustandes der Fahrzeugkomponente zu nutzen.
• Bevorzugt erfolgt das Fusionieren der empfangenen UWB Signale mittels eines Kalman-Filters.
• Die Eingangsdaten des Kalman-Filters sind der Systemzustand zum vorhergehenden Zeitpunkt, in Form des Zustandsvektors xt-1, die Kovarianzmatrix dieses Zustandsvektors Pxx,t-1, sowie der Steuervektor u und der Messvektor y. Als Ausgangsdaten erhält man den aktuellen Systemzustand xt mit der dazugehörigen Unsicherheit, in Form der Kovarianzmatrix Pxx,t.
• Je nach zu überwachender/beobachtender Komponente wird die Systemmatrix inkl. Kovarianzmatrix aus den vorhanden UWB daten (time of flight, Signalstärke Reflektion, Signalrichtung,... ) zusammen geführt. Möglich ist auch der Einsatz eines Extended-Kalman-Filters für nichtlineares Verhalten. Dies muss durch Messungen evaluiert werden.
• Bevorzugt erfolgt das Vorhersagen des Zustandes der Fahrzeugkomponente mittels einer Zeitreihenanalyse, wobei die Zeitreihenanalyse insbesondere basierend auf einer multiplen Regression erfolgt. So werden bei der Zeitreihenanalyse insbesondere einzelne charakteristische Anteile des resultierenden Empfangssignals analysiert und deren zeitlicher Verlauf ermittelt.
• Da hier ein zeitliches Verhalten/Verlauf beobachtet werden soll, ist es notwendig die Signale reihe über die Zeit zu beobachten. Daher wird der Signalverlauf persistent gespeichert. Der aktuelle Zeitraum wird mit dem vergangenen Zeitraum verglichen. Für die Vorhersage wie das System sich im nächsten beobachtungsabschnitt verhalten wird, wird die Zeitreihenanalyse durchgeführt. Multiple Regression ist eine vorgeschlagene Methode. Für die anfängliche Analyse ist es von Vorteil zunächst mit: Simple Linear Regression (SLR)(least squares estimator eines linear Regression Models) zu beginnen. $$Y_t=\alpha +\beta \times X_t$$

  

  $$\beta =\frac{{\displaystyle \sum {}_{i=1}^N\left(\left(Y_i-\overline{Y}\right)\times \left(X_i-\overline{X}\right)\right)}}{{\displaystyle \sum {}_{i-1}^N{\left(X_i-\overline{X}\right)}^2}}$$

  

  $$\alpha =\overline{Y}-\beta \times \overline{\text{X}}$$

  
• Basierend auf dem zeitlichen Verlauf dieser Merkmale kann ein zeitlicher Verlauf in der Zukunft prognostiziert werden und somit eine Vorhersage über den Zustand der Fahrzeugkomponente in der Zukunft getroffen werden. Die Zeitreihenanalyse erfolgt daher bevorzugt basierend auf einer multiplen Regression.
• Bevorzugt erfolgt das Detektieren des Zustandes der Fahrzeugkomponente mittels eines Systems für maschinelles Lernen, welches mittels bekannter möglicher Zustände der Fahrzeugkomponente und zugehörigen bekannten Änderungen des Empfangssignals trainiert wurde. So wird die Vorrichtung bspw. regulär betrieben und das resultierende UWB-Signal empfangen und das Empfangssignal erzeugt. Gleichzeitig wird der aktuelle Zustand der Fahrzeugkomponente dem System für maschinelles Lernen bereitgestellt, wodurch dem System für maschinelles Lernen beigebracht wird, welcher Zustand der Fahrzeugkomponente einem bestimmten zeitlichen Verlauf des Empfangssignals zugehörig ist. Dieses Vorgehen kann auch als Anlernen der Vorrichtung bezeichnet werden. Im späteren Betrieb ermittelt das System für maschinelles Lernen den jeweils wahrscheinlichsten Zustand der Fahrzeugkomponente für einen vorliegenden zeitlichen Verlauf des Empfangssignals.
• Bevorzugt ist die Fahrzeugkomponente eines Antriebssystems des Fahrzeuges. So ist die Fahrzeugkomponente bspw. eine Drosselklappe und als Zustand wird eine Drosselklappenstellung ermittelt. Alternativ ist die Fahrzeugkomponente bspw. ein elektrisches Saugventil und es wird als Zustand eine Schaltzeit des elektrischen Saugventils ermittelt. Alternativ ist die Fahrzeugkomponente ein Tank, insbesondere ein Wasserstofftank, und als Zustand der Fahrzeugkomponente wird ein Füllstand des Wasserstofftanks ermittelt. Es kann somit entweder eine notwendige Sensorik durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt werden oder eine Sensorik über die erfindungsgemäße Vorrichtung überprüft werden.
• Bevorzugt wird der detektierte oder vorhergesagte Zustand der Fahrzeugkomponente einer Antriebssteuerung eines Antriebs des Fahrzeugs bereitgestellt. Dadurch wird es ermöglicht, dass ein Sensor der Antriebssteuerung ersetzt wird. Der Antrieb des Fahrzeugs kann durch den detektierten oder vorhergesagten Zustand der Fahrzeugkomponente angesteuert werden.
• So wird bevorzugt durch die Antriebssteuerung des Fahrzeugs ein Betriebsparameter des Antriebs abhängig von dem Zustand der Fahrzeugkomponente eingestellt.
• Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
• 1 Ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
• 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges, in welchem eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist.
• 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Erfassen eines Zustands einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 ist in 2 dargestellt, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an dem Fahrzeug 10 angeordnet ist, durch welche das Verfahren 100 ausgeführt wird.
• An dem Fahrzeug 10 sind mehrere Sendeeinheiten 11a bis 11e eines UWB Systems angeordnet. Ferner sind an dem Fahrzeug 10 mehrere Empfangseinheiten 12a bis 12e des UWB Systems angeordnet. Bevorzugt ist dabei jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit zu einem UWB Sensor zusammengefasst. In dem hier beschriebenen Beispiel sind eine erste Sendeeinheit 11a, eine zweite Sendeeinheit 11b, eine dritte Sendeeinheit 11c, eine vierte Sendeeinheit 11 d und eine fünfte Sendeeinheit 11 e an dem Fahrzeug 10 angeordnet. Ferner sind eine erste Empfangseinheit 12a, eine zweite Empfangseinheit 12b, eine dritte Empfangseinheit 12c, eine vierte Empfangseinheit 12d und eine fünfte Empfangseinheit 12e in dem Fahrzeug 10 angeordnet. Die Sendeeinheiten 11a bis 11e und die Empfangseinheiten 12a bis 12e sind mit einer Signalvorverarbeitungseinheit 14 gekoppelt.
• Durch die Sendeeinheiten 11a bis 11e wird in einem ersten Verfahrensschritt 101 über einen zeitlichen Verlauf jeweils ein UWB Signal wiederholt ausgesendet. Dabei wird das UWB Signal entweder aufeinanderfolgend von den einzelnen Sendeeinheiten 11a bis 11e gesendet oder parallel durch die Sendeeinheiten 11 bis 11e gesendet.
• Durch die Empfangseinheiten 12a bis 12e wird das von den Sendeeinheiten 11a bis 11e ausgesendete UWB Signal in einem zweiten Verfahrensschritt 102 nach dem Aussenden empfangen. Dabei wurde das UWB Signal entsprechend des zugehörigen Signalpfads zwischen der aussendenden Sendeeinheit 11a bis 11e zu der jeweils empfangenden Empfangseinheit 12a bis 12e durch die Eigenschaften des Übertragungspfades verändert. Die von den Empfangseinheiten 12a bis 12e empfangenden UWB Signale, die einem gemeinsamen ausgesendeten UWB Signal zugehörig sind, werden in dem zweiten Verfahrensschritt 102 zusammengefasst, um ein einzelnes Empfangssignal zu erzeugen. Dazu erfolgt ein Fusionieren der empfangenen UWB Signale. Dabei werden entweder die vollständigen empfangenen UWB Signale miteinander kombiniert oder es werden einzelne Charakteristiken aus den empfangenen UWB Signalen extrahiert und in das resultierende Empfangssignal eingefügt. Dieses detektieren von charakteristischen Merkmalen kann bspw. mittels eines Kalman-Filters erfolgen.
• Ziel des Verfahrens 100 ist es, einen Zustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges 10 zu detektieren oder vorherzusagen. So sei beispielhaft angenommen, dass die betrachtete Fahrzeugkomponente ein elektrisches Saugventil eines Motors des Fahrzeugs 10 ist. Somit ist die Fahrzeugkomponente beispielhaft eine Komponente eines Antriebssystems des Fahrzeugs 10. Durch den Betrieb des Saugventils, insbesondere durch dessen Schaltzeit-Zyklus, wird das ausgesendete UWB Signal verändert und die von dem Saugventil eingebrachte Veränderung ist in dem empfangenen UWB Signal vorhanden. Diese Charakteristik wird mittels des Kalman-Filters extrahiert und fließt in das resultierende Empfangssignal ein. Da durch das Empfangssignal mehrere aufeinanderfolgende Sende- und Empfangszyklen dargestellt sind, ist somit auch ein Betrieb des Saugventils über einen längeren Betriebszeitraum in dem Empfangssignal erfasst.
• In einem dritten Verfahrensschritt 103 erfolgt ein ermitteln einer Änderung über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg. Und dabei wird der für die Fahrzeugkomponente, hier das Saugventil, charakteristische Anteil des Empfangssignals betrachtet und somit eine Veränderung der Charakteristik der Fahrzeugkomponente ermittelt. Es ist davon auszugehen, dass diese Änderung der Charakteristik in dem Empfangssignal auch auf einer tatsächlichen Änderung der Eigenschaften der Fahrzeugkomponente basiert. So wird die Charakteristik beispielsweise durch eines Schaltzeit-Zyklus des Saugventils beeinflusst. So wird die Charakteristik des Saugventils bspw. durch eine Funktionsfähigkeit oder einen Alterungszustand des Saugventils beeinflusst. Somit liegt mit dem Verlauf des Empfangssignals ein Indikator für die Funktionsfähigkeit oder den Alterungszustand der Fahrzeugkomponente vor. Basierend auf dem Grad dieser Änderung kann somit auf die Funktionsfähigkeit unter den Alterungszustand der Fahrzeugkomponente geschlossen werden. Dies erfolgt in einem vierten Verfahrensschritt 104.
• In dem vierten Verfahrensschritt 104 erfolgt ein Detektieren und/oder Vorhersagen eines Zustandes der Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals.
• Mit dem Detektieren des Zustandes der Fahrzeugkomponente wird ein aktueller Zustand der Fahrzeugkomponente ermittelt. Dies erfolgt bspw. mittels eines Systems für maschinelles Lernen, welches in die Signalverarbeitungseinheit 14 integriert ist. Dem System für maschinelles Lernen wurden in einer Anlernphase beispielhafte Empfangssignale bereitgestellt und zugehörige Zustände der Fahrzeugkomponente bereitgestellt. Somit ist das System für maschinelles Lernen dazu in der Lage, bei neu erfassten Empfangssignalen auf den Zustand der Fahrzeugkomponente basierend auf den angelernten Informationen zu schließen. Das System für maschinelles Lernen wurde somit mittels bekannter möglicher Zustände der Fahrzeugkomponente und zugehörigen bekannten Änderungen des Empfangssignals trainiert.
• Mit dem Vorhersagen des Zustandes der Fahrzeugkomponente wird ein zukünftiger Zustand der Fahrzeugkomponente abgeschätzt. Das Vorhersagen des Zustandes der Fahrzeugkomponente erfolgt bevorzugt mittels einer Zeitreihenanalyse. Als Eingangsinformation für die Zeitreihenanalyse kann beispielswiese die für die Fahrzeugkomponente charakteristische Information in dem Empfangssignal dienen oder der mittels des Systems für maschinellen Lernens ermittelte Zustand dienen. So wird der Zustand des Fahrzeugs 10 oder ein charakteristischer Wert für den Zustand der Fahrzeugkomponente über einen zeitlichen Verlauf errechnet und aus dem Verlauf der sich dabei ergebenden Kurve auf dem zukünftigen Zustand der Fahrzeugkomponente 10 geschlossen. Eine solche Zeitreihenanalyse erfolgt insbesondere basierend auf einer multiplen Regression. Wurde das Empfangssignal basierend auf der charakteristische Information generiert, so kann auch ein Verlauf des Empfangssignal als solches in die Zukunft extrapoliert werden. So kann bspw. erkannt werden, dass ein Alterungsvorgang der Fahrzeugkomponente mit einer bestimmten Geschwindigkeit voranschreitet und daraus auf einen maximal zulässigen Alterungszustand und auf das Eintreten des maximal zulässigen Alterungszustands geschlossen werden.
• Der detektierte oder vorhergesagte Zustand der Fahrzeugkomponente wird bevorzugt einer Antriebssteuerung 13 des Fahrzeuges 10 bereitgestellt. In dem beschriebenen Beispiel ist die Fahrzeugkomponente das elektrische Saugventil. Dabei wird beispielhaft der Schaltzeit-Zyklus des Saugventils als Zustand der Fahrzeugkomponente ermittelt. Durch die Antriebssteuerung 13 des Fahrzeuges soll dieser Schaltzeit-Zyklus eingestellt werden. Dabei ermittelt die Antriebssteuerung 13 bspw. einen Sollwert für diesen Schaltzeit-Zyklus und vergleicht diesen mit dem erfassten Zustand der Fahrzeugkomponente. Entsprechend wird der Schaltzeit-Zyklus erhöht oder abgesenkt, um den Sollwert mit dem tatsächlich erfassten oder vorhergesagten Zustand der Fahrzeugkomponente abzugleichen. Es erfolgt somit ein Einstellen eines Betriebsparameters des Antriebs abhängig von dem Zustand der Fahrzeugkomponente.
• In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde das elektrische Saugventil als beispielhafte Fahrzeugkomponente gewählt. Die Erfindung kann jedoch mit unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten realisiert werden, bspw. kann eine Drosselklappenstellung, ein Füllstand eines Wasserstofftanks oder eine Gaspedalstellung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 ermittelt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102019210835 A1 [0003]
• DE 102020126539 A1 [0004]

Claims (10)

1. Verfahren (100) zum Ermitteln eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeuges (10), umfassend: - Aussenden (101) von UWB-Signalen über einen zeitlichen Verlauf durch eine Sendeeinheit (11a -11e), - Empfangen (102) der UWB-Signale durch eine Empfangseinheit (12a -12e), um ein aus den empfangenen UWB-Signalen resultierendes Empfangssignal zu erzeugen, - Ermitteln einer Änderung (103) über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg, und - Detektieren und/oder Vorhersagen (104) eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zustand der Fahrzeugkomponente eine Funktionsfähigkeit oder einen Alterungszustand der Fahrzeugkomponente definiert.
3. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Empfangen der UWB-Signale mittels mehrerer Empfangseinheiten (12a -12e) erfolgt, wobei das Empfangssignal durch ein Fusionieren der empfangenen UWB-Signale der Empfangseinheiten (12a -12e) erzeugt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Fusionieren der empfangenen UWB-Signale mittels eines Kalman-Filters erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Vorhersagen des Zustandes der Fahrzeugkomponente mittels einer Zeitreihenanalyse erfolgt, wobei die Zeitreihenanalyse insbesondere basierend auf einer multiplen Regression erfolgt.
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Detektieren des Zustandes der Fahrzeugkomponente mittels eines Systems für maschinelles Lernen erfolgt, welches mittels bekannter möglicher Zustände der Fahrzeugkomponente und zugehörigen bekannten Änderung des Empfangssignals trainiert wurde.
7. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeugkomponente eine Komponente eines Antriebssystems des Fahrzeuges (10) ist.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der detektierte oder vorhergesagte Zustand der Fahrzeugkomponente einer Antriebssteuerung (13) eines Antriebs des Fahrzeugs (1) bereitgestellt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei durch die Antriebssteuerung (13) des Fahrzeugs (1) ein Betriebsparameter des Antriebs abhängig von dem Zustand der Fahrzeugkomponente eingestellt wird.
10. Vorrichtung (1) zum Ermitteln eines Zustandes einer Fahrzeugkomponente eines Fahrzeuges (1), umfassend: - eine Sendeeinheit (11 a -11 e), welche dazu eingerichtet ist, über einen zeitlichen Verlauf UWB-Signale auszusenden, - eine Empfangseinheit (12a -12e), welche dazu eingerichtet ist, die UWB-Signale zu empfangen, um ein aus den empfangenen UWB-Signalen resultierendes Empfangssignal zu erzeugen, und - eine Signalverarbeitungseinheit (14), welche dazu eingerichtet ist, eine Änderung über einen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals hinweg zu ermitteln und einen Zustandes einer Fahrzeugkomponente basierend auf der Änderung des Empfangssignals zu detektieren und/oder vorherzusagen.

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