WO2019025281A1 - Verfahren zum erkennen von händen eines fahrers auf einem lenkrad eines fahrzeuges - Google Patents

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WO2019025281A1
WO2019025281A1 PCT/EP2018/070303 EP2018070303W WO2019025281A1 WO 2019025281 A1 WO2019025281 A1 WO 2019025281A1 EP 2018070303 W EP2018070303 W EP 2018070303W WO 2019025281 A1 WO2019025281 A1 WO 2019025281A1
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WO
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steering wheel
steering
vibrations
steering system
characteristic
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PCT/EP2018/070303
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Oesterwind
Dirk Zimmermann
Keiwan Kashi
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0816—Indicating performance data, e.g. occurrence of a malfunction

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting hands of a driver on a steering wheel of a vehicle.
  • Electromechanically assisted steering systems (referred to below as “steering system”, which is always an electromechanically assisted steering system) offer many advantages over conventional hydraulic power steering systems
  • these steering systems can also be autonomous or semi-autonomous
  • Various sensors or cameras are used in order to determine a direction of travel, and in particular at higher speeds of the vehicle such systems for autonomous steering of the vehicle should have an ever higher reliability.
  • lane departure warning systems that assist the driver in maintaining a lane.
  • the driver of the motor vehicle should at any time be able to take full control of the motor vehicle again.
  • a reliable indicator of this is the presence of the driver's hands on the steering wheel.
  • the control system should control the motor vehicle automatically, as long as the driver does not want to take control of the motor vehicle itself. If the driver puts his hands on the steering wheel, this is a clear indicator that he wants to take control of the motor vehicle. On the other hand, if the driver takes his hands off the steering wheel, the automatic control system should take control of the motor vehicle.
  • the object of the invention is to provide a method which can be performed technically simple and can detect whether a driver has placed his hands on a steering wheel of a vehicle.
  • a method for detecting hands of a driver on a steering wheel of a vehicle, in which a steering system is excited to oscillate.
  • the vibrations of the steering system are determined in a steering wheel remote area.
  • the vibrations are determined in a region near the steering wheel of the steering system of the vehicle.
  • the determined vibrations of the region near the steering wheel are compared with stored characteristic vibrations of the area close to the steering wheel. In this case, characteristic vibrations of the region near the steering wheel are used, which occur in the same excitation in a state in which the steering wheel is not touched.
  • the steering system of a vehicle which may consist in particular of a steering column, a steering wheel and a steering gear, is considered as a damped harmonic oscillator.
  • the damped harmonic oscillator in this case has a mass which is composed of the respective masses of the structural components. If a driver of the vehicle has his hands on the steering wheel or holds the steering wheel with his hands, the steering system has a different vibration behavior with respect to a steering wheel without hands positioned thereon. Accordingly, from a vibration behavior or a vibration characteristic of the steering system can be checked whether the driver has positioned his hands on the steering wheel.
  • the steering system can be excited to oscillate and in a region near the steering wheel, the determined or measured vibrations are compared with characteristic vibrations of the region near the steering wheel in a state in which the steering wheel is not touched.
  • the characteristic oscillations must have been similarly stimulated.
  • the method can detect, without additional technical components, whether the driver's hands are positioned on the steering wheel or not.
  • the sensors and steering supports already used as part of the steering system can be used for this purpose. As soon as the characteristic vibrations and the determined vibrations in the region close to the steering wheel deviate from one another, it can be assumed that the driver has positioned his hands on the steering wheel. To compensate for measurement uncertainties, the deviation can only be registered as such when a threshold value is exceeded.
  • the method can hereby continuously, at regular intervals or if necessary to check whether the driver places his hands on the steering wheel. To increase the accuracy, the method can perform measurements or stimulate oscillations over a defined period of time and determine the resulting reactions.
  • the steering system is excited in the region remote from the steering wheel.
  • the steering wheel remote region of the steering system can hereby be regarded as a source of the excited harmonic oscillations of the steering system.
  • the harmonic vibrations may propagate to a region near the steering wheel and thus to the steering wheel itself.
  • the steering wheel remote area of the steering system can be excited, for example, by vibration while driving or by engine vibrations to vibrations.
  • the invention preferably provides that the excitation is artificially carried out by a device in a frequency spectrum which is outside the necessarily existing frequencies, that is, in a separate measurement frequency spectrum.
  • the excitation frequency does not depend on current road conditions or the current engine speed, but is predetermined and thus known.
  • the steering system is excited by at least one motor.
  • the vibrations in the steering wheel remote region of the steering system can be artificially generated.
  • the motor may be, for example, an electro-mechanical actuator or an unbalanced electric motor.
  • a servo motor already implemented in the steering system that is to say an auxiliary motor for steering assistance, which is already present, can be used to generate the vibrations in a steering wheel-remote area. As a result, no additional components are needed.
  • the servomotor may generate the vibrations in addition to applying a driver's steering assistance.
  • This can be done for example with a hydraulically or electrically driven servomotor.
  • the vibration excitations can be integrated in the form of a superposition of a steering assistance in the control of the servomotor.
  • the steering system is excited with at least one predetermined frequency, so that an evaluation of the vibrations in the steering wheel near region of the steering system can be performed technically simple.
  • the steering system can be excited in a region remote from the steering wheel with a predetermined frequency spectrum.
  • the frequency spectrum here is a generally complex-valued function, which includes information about the amplitude as well as about the phase angle for each excitation frequency.
  • the frequency spectrum may have a defined frequency pattern and amplitude pattern.
  • Random vibrations or vibration of the steering system can be neglected by the defined frequency spectrum, especially when the steering system is excited with a frequency spectrum that differs substantially from a frequency spectrum of random vibrations and vibrations. This allows the process to more accurately detect the rider's hands on the steering wheel.
  • the vibrations of the region near the steering wheel are compared with characteristic vibrations of the region near the steering wheel as a function of a speed of the vehicle. Due to the speed-dependent vibration behavior of the vehicle and thus also the steering system, the method in terms of be optimized to its accuracy, if speed-dependent factors are considered in the evaluation and comparison of the determined vibrations with the characteristic vibrations.
  • the oscillations of the steering wheel near region of the steering system are compared with characteristic vibrations of the region near the steering wheel as a function of the temperature of the steering system.
  • the temperature affects the material properties of the respective components of the steering system.
  • a speed of propagation of mechanical vibrations is directly influenced by temperature fluctuations.
  • a frequency response of the steering system is compared with a characteristic frequency response of the steering system.
  • the frequency response can be determined by first forming the Fourier transform of the excited vibrations in the region remote from the steering wheel and the induced vibrations in the region close to the steering wheel. Then the cross-correlation and the autocorrelation of the two quantities are calculated and the cross-correlation divided by the autocorrelation. If the steering system can be modeled as a linear time invariant system (that is, if the nonlinearity of the steering system is negligible), then the frequency response may be defined as a ratio between the Fourier transform of the vibrations in the steering wheel near range and the Fourier transform of the generated vibrations in the steering wheel remote range become.
  • the generated vibrations of the steering wheel remote region of the steering system and the resulting vibrations of the steering wheel near the region of the steering system are determined, Fourier transformed and divided.
  • the Fourier transform of the generated vibrations of the region remote from the steering wheel can be compared with the Fourier transform of the theoretically expected characteristic oscillations of the steering wheel-near region of the steering system.
  • the characteristic vibrations of the area near the steering wheel in this case form the vibration behavior of the steering system, which is present when the driver has not positioned his hands on the steering wheel.
  • an amplitude response and / or a phase response can be compared with the respective characteristic amplitude response and / or characteristic phase response of the steering system.
  • the amplitude can be determined as a function of the frequency of the oscillation or the phase as a function of the frequency of the oscillation and compared with the corresponding theoretical and expected values.
  • a damping factor of the vibrations of the steering wheel near region of the steering system is compared with a damping factor of the characteristic vibrations.
  • the entire steering system can be considered as a damped harmonic oscillator.
  • the respective components, fastenings and screw connections of the steering system damp or influence the vibrations of the entire steering system.
  • a driver holding the steering wheel generates a further damping of the vibrations. This additional damping can be compared by comparison with an expected characteristic damping and provide information about whether the driver has his hands on the steering wheel.
  • a resonant frequency of the oscillations of the region near the steering wheel is compared with a resonant frequency of the characteristic oscillations of the steering system.
  • the steering system can be briefly excited to oscillate at a variable frequency in such a way that a maximum amplitude of the oscillations can be determined in the frequency range used.
  • This maximum amplitude of the vibrations can be extracted with little computational effort and compared with a characteristic resonance frequency of the steering system. For deviations of the two frequencies There is an additional change in the vibration behavior of the steering system by the driver.
  • a Fourier transformation of detected data of the steering wheel near area and / or the steering wheel remote area is performed to compare the determined vibrations of the steering wheel near area with stored, characteristic vibrations of the steering wheel near area.
  • the vibrations transmitted to the sensors of the steering system can be evaluated as part of a Fourier transformation.
  • sensors may be, for example, torque sensors or rotation angle sensors.
  • the vibrations generated cause the sensors of the frequency of the vibrations corresponding deviations or rashes.
  • the frequencies of the vibrations can be filtered out and compared with the characteristic frequencies for comparison.
  • a fast Fourier transformation can be used here.
  • the angles or angle changes determined by at least one rotational angle sensor and / or the torques or torque changes determined by at least one torque sensor can be monitored at defined time intervals or permanently.
  • the sensors may preferably record the respective vibration behavior in the region of the steering system which is close to the steering wheel and / or in the region of the steering system remote from the steering wheel.
  • one or more of the following characteristics of the detected vibrations are used in comparison with characteristic vibrations to determine whether the driver's hands are on the steering wheel: lower resonance frequency; a flatter course of the frequency response, in particular a lower maximum; a dip in the frequency response below the resonant frequency; a dip in the phase response at lower frequency; and a larger phase shift across the entire frequency spectrum.
  • Figure 1 is a perspective view of a steering system of a motor vehicle.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the steps of the method according to the invention.
  • a steering system 10 of a motor vehicle shown in FIG. 1 is designed as an electromechanically assisted steering system.
  • the steering system 10 comprises an upper part 12 with a steering wheel 14, a steering column 16 with a torsion bar 17, and a measuring device 18 and a lower part with an auxiliary motor 20.
  • the area between the steering wheel 14 and the torsion bar 17 is referred to below as the steering wheel near area 22 while the area below the torsion bar 17 is referred to as the steering wheel remote area 24.
  • the measuring device 18 determines a torque acting on the torsion bar 17 from a relative angle between an upper (steering wheel side) end and a lower end of the torsion bar 17.
  • an angular position sensor of the auxiliary motor 20 determines a rotational angle of the lower end of the torsion bar 17th
  • the assist motor 20 is driven to provide a suitable assisting torque for steering the vehicle.
  • Rotation angle of the lower end of the torsion bar 17 and the upper end of the torsion bar 17 can be determined in different ways depending on the installed measuring device 18. The different options are explained below. Measures the measuring device 18, the rotation angle of the lower end of the Torsionstabs 17, it can be determined from this angle of rotation and the determined on the Torsionsstab 17 acting torque of the rotation angle of the upper end of the torsion bar can be determined. It is then in particular not necessary to determine the angle of rotation of the lower end of the torsion bar from a signal of the angular position sensor of the auxiliary motor 20. If the measuring device 18 measures the angle of rotation of the upper end of the torsion bar 17 (and thus the angle of rotation of the steering wheel 14), then this angle of rotation is directly available as a measured variable for further calculations.
  • the steering system 10 is artificially induced to vibrate in a steering wheel remote area 24 (step S1).
  • the excitation can be done for example by means of the auxiliary motor 20 of the electromechanically assisted steering system 10.
  • the auxiliary motor 20 in particular stimulates the steering system 10 while driving, so in addition to applying a steering assistance to vibrations.
  • the excitation to vibrations takes place in such a way that on the one hand the ride comfort and on the other hand the control of the motor vehicle are not impaired.
  • the excitation is artificially by the auxiliary motor 20 in a frequency spectrum that is outside of the inevitable frequencies, that is, in a separate frequency spectrum that is outside of a regenerated by road feedback and / or engine vibrations frequency spectrum.
  • the excitation frequency does not depend on current road conditions or the current engine speed, but is predetermined and thus known. Random vibrations or vibrations of the steering system can be neglected by the defined frequency spectrum, since the steering system is excited with a frequency spectrum that differs substantially from a frequency spectrum of random vibrations and vibrations.
  • the steering wheel remote area 24 is excited with a predetermined frequency spectrum, but at least with a predetermined frequency.
  • the frequency spectrum here is a generally complex-valued function, which includes information about the amplitude as well as about the phase angle for each excitation frequency.
  • Examples of such a frequency spectrum are a single excitation frequency with a certain amplitude and phase, a plurality of discrete excitation frequencies (each with a specific amplitude and phase), a continuous excitation frequency spectrum, a Heaviside function-shaped excitation spectrum and white noise.
  • the steering wheel remote area is excited in this way over a period of time, for example in about two seconds.
  • step S2 the rotational angle of the lower end of the torsion bar 17 is determined and stored according to one of the variants described above (step S2). More specifically, the angle of rotation of the lower end of the torsion bar is determined as a function of time and stored.
  • the vibrations in the region remote from the steering wheel 24 propagate via the torsion bar 17 into the region near the steering wheel. In other words, the vibrations in the region remote from the steering wheel induce vibration excitations in the area near the steering wheel 22.
  • step S3 The induced vibrations in the region near the steering wheel 22 are now determined. More specifically, the angle of rotation of the upper end of the torsion bar is determined as a function of time and stored.
  • characteristic oscillations are to be understood to mean those oscillations that occur with the same excitation in a state in which the steering wheel 14 is not touched.
  • the characteristic oscillations can already be stored in tabular form or in the form of an approximation formula in a control unit of the steering system 10. The data required for this purpose can be determined and stored, for example, within the scope of a calibration of the steering system 10. Different sizes can be used for comparison with the characteristic vibrations. Several exemplary options are explained below.
  • the frequency response of the steering system 10 is compared with a characteristic frequency response of the steering system 10.
  • the frequency response can be determined by first the Fourier transform of the excited vibrations in the steering wheel remote area (more precisely, the angle of rotation 8 C0i of the lower end of the torsion bar 17 as a function of time) and the induced vibrations in the steering wheel near area (more precisely, the angle of rotation 8th ind the upper end of the torsion bar 17 as a function of time) are formed.
  • N is a convention-dependent normalization factor.
  • the Fourier transforms can be calculated by a fast Fourier transform (FFT).
  • the frequency response may be simply a ratio between the Fourier transform of the vibrations in the steering wheel near region 22 and the Fourier transform of the generated vibrations be defined in the steering wheel remote area 24. If the determined frequency response of the steering system 10 deviates from a characteristic frequency response (frequency response of the characteristic vibrations), then this is a clear indication that the driver has his hands on the steering wheel 14.
  • the hands of the driver on the one hand change the mass and the moment of inertia of the upper part 12 of the steering system 10 and thus lead to an altered vibration behavior.
  • the driver (possibly unconsciously) engages the steering wheel 14 with a torque and changes so again the vibration behavior of the steering wheel near area 22 of the steering system 10th
  • Typical changes in the frequency response indicated by the driver's hands on the steering wheel 14 relate to the amplitude response and the phase response, which together form the frequency response.
  • Concerning the amplitude response these are: a lower resonance frequency (corresponds to the frequency at which the amplitude response is maximal), a flatter course of the amplitude response, in particular a lower maximum of the amplitude response (corresponding to a larger damping factor), and a dip in the amplitude response below the resonance frequency.
  • the following changes indicate hands of the driver on the steering wheel 14: a dip in the phase response at a lower frequency and / or a greater phase shift over the entire frequency spectrum.
  • the deviation can only be registered as such when a threshold value is exceeded.
  • the procedure can check continuously, at regular intervals or if necessary, whether the driver has placed his hands on the steering wheel.
  • the respective vibration characteristics may differ from one another to a defined extent, so that measurement uncertainties, manufacturing tolerances and unpredictable fluctuations are compensated. If the deviations in the comparison exceed a threshold, then due to the different vibration behavior of the steering system 10 in the steering wheel near region 22 can be concluded on an additional damping of the steering wheel 14 by the hands of the driver.
  • the vibration behavior of the steering wheel near region 22 of the steering system changes independently of the position of the driver's hands on the steering wheel 14.
  • the vibrations of the steering wheel near region 22 may also be dependent on a temperature of the steering system and / or on a speed of the Vehicle are determined.
  • the temperature of the steering system 10 can be equated, for example, the ambient temperature.
  • the stored characteristic oscillations therefore comprise a plurality of data sets as a function of the temperature of the steering system 10 and / or the speed of the vehicle. Accordingly, the determined oscillations of the region near the steering wheel 22 are thus compared with the data record of the characteristic oscillations which is suitable for the respective temperature and / or speed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf einem Lenkrad (14) eines Fahrzeuges. In einem Schritt wird das Lenksystem (10) zu Schwingungen angeregt. Die Schwingungen des Lenksystems (10) in einem lenkradfernen Bereich (24) werden ermittelt. Die Schwingungen eines lenkradnahen Bereiches (22) des Lenksystems (10) des Fahrzeuges werden ermittelt. In einem weiteren Schritt werden die ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) mit hinterlegten, charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) verglichen, welche bei derselben Anregung in einem Zustand auftreten, in dem das Lenkrad (14) nicht berührt wird.

Description

Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf einem
Lenkrad eines Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf einem Lenkrad eines Fahrzeuges.
Elektromechanisch unterstützte Lenksysteme (ist im Folgenden von „Lenksystem" die Rede, so ist damit stets ein elektromechanisch unterstütztes Lenksystem gemeint) bieten viele Vorteile gegenüber konventionellen hydraulischen Hilfskraftlenkungen. Neben einer bedarfsgerechten Ansteuerung der elektrischen Hilfsantriebe können diese Lenksysteme auch zum autonomen bzw. semi-autonomen Steuern eines Fahrzeuges verwendet werden. Es werden dabei verschiedene Sensoren oder Kameras verwendet, um eine Fahrtrichtung bestimmen zu können. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges sollen derartige Systeme zum autonomen Lenken des Fahrzeuges eine immer höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
Ein Beispiel für ein solches Steuersystem sind sogenannte Spurhalteassistenzsysteme, die den Fahrer beim Einhalten einer Spur unterstützen. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs soll dabei jedoch jederzeit dazu in der Lage sein, wieder die volle Kontrolle über das Kraftfahrzeug zu übernehmen. Als ein verlässlicher Indikator hierfür hat sich die Präsenz der Hände des Fahrers am Lenkrad erwiesen.
Bei vollständig autonom fahrenden Kraftfahrzeugen soll das Steuersystem das Kraftfahrzeug automatisch steuern, solange der Fahrer nicht selbst die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernehmen will. Wenn der Fahrer seine Hände ans Lenkrad legt, ist dies ein klarer Indikator dafür, dass er die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernehmen will. Nimmt der Fahrer hingegen die Hände vom Lenkrad, soll das automatische Steuersystem die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernehmen.
Zum technischen Umsetzen derartiger Handerkennung auf dem Lenkrad sind bisher Lenkräder mit kapazitiven oder resistiven Sensoren bekannt. Hierfür müssen die Lenkräder konstruktiv angepasst werden und zusätzliche elektrische Anbindungen zu einem Steuergerät aufweisen. Des Weiteren müssen die Hände eines Fahrers in bestimmten Bereichen des Lenkrades angeordnet sein und können somit Gewohnheiten und Komfort des Fahrers beeinträchtigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren schaffen, welches technisch einfach durchgeführt werden kann und erkennen kann, ob ein Fahrer seine Hände auf einem Lenkrad eines Fahrzeuges platziert hat.
Diese Aufgabe wird mittels desGegenstands des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf einem Lenkrad eines Fahrzeuges bereitgestellt, bei dem ein Lenksystem zu Schwingungen angeregt wird. Die Schwingungen des Lenksystems werden in einem lenkradfernen Bereich ermittelt. Zusätzlich werden die Schwingungen in einem lenkradnahen Bereich des Lenksystems des Fahrzeuges ermittelt. Die ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereiches werden mit hinterlegten charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches verglichen. Es werden hierbei charakteristische Schwingungen des lenkradnahen Bereiches verwendet, die bei derselben Anregung in einem Zustand auftreten, in dem das Lenkrad nicht berührt wird. Das Lenksystem eines Fahrzeuges, welches insbesondere aus einer Lenksäule, einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe bestehen kann, wird als ein gedämpfter harmonischer Oszillator betrachtet. Der gedämpfte harmonische Oszillator weist hierbei eine Masse auf, die sich aus den jeweiligen Massen der konstruktiven Bauteilen zusammensetzt. Hat ein Fahrer des Fahrzeuges seine Hände auf dem Lenkrad positioniert bzw. hält das Lenkrad mit seinen Händen fest, weist das Lenksystem ein unterschiedliches Schwingungsverhalten gegenüber einem Lenkrad ohne darauf positionierter Hände auf. Dementsprechend kann aus einem Schwingungsverhalten bzw. einer Schwingungscharakteristik des Lenksystems überprüft werden, ob der Fahrer seine Hände auf dem Lenkrad positioniert hat. Hierzu kann das Lenksystem zum Schwingen angeregt werden und in einem lenkradnahen Bereich die ermittelten bzw. gemessenen Schwingungen mit charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches in einem Zustand, in dem das Lenkrad nicht berührt wird, verglichen werden. Die charakteristischen Schwingungen müssen hierbei vergleichbar angeregt worden sein. Das Verfahren kann ohne zusätzliche technische Komponenten erkennen, ob die Hände des Fahrers auf dem Lenkrad positioniert sind oder nicht. Dazu können beispielsweise die bereits als Teil des Lenksystems verwendeten Sensoren und Lenkunterstützungen verwendet werden. Sobald die charakteristischen Schwingungen und die ermittelten Schwingungen in dem lenkradnahen Bereich voneinander abweichen, kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrer seine Hände auf dem Lenkrad positioniert hat. Zum Kompensieren von Messunsicherheiten kann die Abweichung erst bei Überschreiten eines Schwellwertes als solche registriert werden. Das Verfahren kann hierbei kontinuierlich, in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder bei Bedarf prüfen, ob der Fahrer seine Hände auf dem Lenkrad platziert. Zum Erhöhen der Genauigkeit kann das Verfahren über eine definierte Dauer Messungen durchführen bzw. Schwingungen anregen und resultierende Reaktionen ermitteln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Lenksystem in dem lenkradfernen Bereich angeregt. Der lenkradferne Bereich des Lenksystems kann hierdurch als eine Quelle der angeregten harmonischen Schwingungen des Lenksystems betrachtet werden. Abhängig von der strukturellen Zusammensetzung des Lenksystems können sich die harmonischen Schwingungen zu einem lenkradnahen Bereich und somit zu dem Lenkrad selbst fortpflanzen. Der lenkradferne Bereich des Lenksystems kann beispielsweise durch Erschütterungen während der Fahrt oder durch Motorvibrationen zu Schwingungen angeregt werden. Die Erfindung sieht jedoch bevorzugt vor, dass die Anregung künstlich durch eine Vorrichtung in einem Frequenzspektrum erfolgt, das außerhalb der zwangsläufig vorhandenen Frequenzen liegt, das heißt in einem separatem Messfrequenzspektrum. Dadurch hängt die Anregungsfrequenz nicht von aktuellen Straßengegebenheiten oder der aktuellen Motordrehzahl ab, sondern ist vorbestimmt und damit bekannt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Lenksystem durch mindestens einen Motor angeregt. Um das Schwingungsverhalten des Lenksystems reproduzierbar zu gestalten, können die Schwingungen in dem lenkradfernen Bereich des Lenksystems künstlich erzeugt werden. Der Motor kann beispielsweise ein elektro-mechanischer Aktuator oder ein mit einer Unwucht versehener elektrischer Motor sein. Abhängig von einer Einbauposition einer Lenkunterstützung in einem Lenksystems kann auch ein bereits in das Lenksystem implementierter Servomotor, also ein ohnehin vorhandener Hilfsmotor zur Lenkunterstützung zum Erzeugen der Schwingungen in einem lenkradferne Bereich verwendet werden. Hierdurch werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt.
Vorzugsweise kann der Servomotor die Schwingungen zusätzlich zum Aufbringen einer Lenkunterstützung des Fahrers erzeugen. Dies kann beispielsweise mit einem hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Servomotor erfolgen. Die Schwingungsanregungen können in Form einer Überlagerung einer Lenkunterstützung in die Ansteuerung des Servomotors integriert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Lenksystem mit wenigstens einer vorgegebenen Frequenz angeregt, so dass eine Auswertung der Schwingungen im lenkradnahen Bereich des Lenksystems technisch einfach durchgeführt werden kann.
Vorteilhafterweise kann das Lenksystem in einem lenkradfernen Bereich mit einem vorgegebenen Frequenzspektrum angeregt werden. Das Frequenzspektrum ist hierbei eine im Allgemeinen komplexwertige Funktion, die für jede Anregungsfrequenz jeweils Informationen sowohl über die Amplitude als auch über den Phasenwinkel umfasst. Das Frequenzspektrum kann ein definiertes Frequenzmuster und Amplitudenmuster aufweisen. Hierdurch kann das Verfahren zum Erkennen von Händen des Fahrers auf dem Lenkrad des Fahrzeuges unempfindlich im Hinblick auf Fehler ausgeführt werden. Zufällige Schwingungen oder Vibration des Lenksystems können durch das definierte Frequenzspektrum vernachlässigt werden, insbesondere wenn das Lenksystem mit einem Frequenzspektrum angeregt wird, das sich wesentlich von einem Frequenzspektrum von zufälligen Schwingungen und Vibrationen unterscheidet. Dadurch kann das Verfahren präziser die Hände des Fahrers auf dem Lenkrad erkennen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Schwingungen des lenkradnahen Bereiches mit charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges verglichen. Aufgrund des geschwindigkeitsabhängigen Schwingungsverhaltens des Fahrzeuges und damit auch des Lenksystems kann das Verfahren im Hinblick auf seine Genauigkeit optimiert werden, wenn geschwindigkeitsabhängige Faktoren bei der Auswertung und dem Vergleich der ermittelten Schwingungen mit den charakteristischen Schwingungen berücksichtigt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Schwingungen des lenkradnahen Bereiches des Lenksystems mit charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches abhängig von der Temperatur des Lenksystems verglichen. Die Temperatur beeinflusst die Materialeigenschaften der jeweiligen Komponenten des Lenksystems. Insbesondere wird durch Temperaturschwankungen eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von mechanischen Schwingungen direkt beeinflusst. Durch Einbeziehen der Temperatur in den Vergleich der ermittelten Schwingungen mit den charakteristischen Schwingungen können temperaturabhängige Abweichungen berücksichtigt und so das Verfahren optimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Frequenzgang des Lenksystems mit einem charakteristischen Frequenzgang des Lenksystems verglichen. Der Frequenzgang kann hierbei ermittelt werden, indem zunächst die Fourier-Transformierten der angeregten Schwingungen im lenkradfernen Bereich und der induzierten Schwingungen im lenkradnahen Bereich gebildet werden. Dann werden die Kreuzkorrelation und die Autokorrelation der beiden Größen berechnet und die Kreuzkorrelation durch die Autokorrelation dividiert. Ist das Lenksystem als lineares zeitinvariantes System modellierbar (das heißt, wenn die Nichtlinearität des Lenksystems vernachlässigbar ist), so kann der Frequenzgang als ein Verhältnis zwischen der Fourier-Transformierten der Schwingungen im lenkradnahen Bereich und der Fourier-Transformierten der erzeugten Schwingungen im lenkradfernen Bereich definiert werden. Hierzu werden die erzeugten Schwingungen des lenkradfernen Bereiches des Lenksystems und die resultierenden Schwingungen des lenkradnahen Bereiches des Lenksystems ermittelt, Fourier-transformiert und dividiert. Parallel hierzu kann die Fourier- Transformierte der erzeugten Schwingungen des lenkradfernen Bereiches mit der Fourier-Transformierten der theoretisch zu erwartenden charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches des Lenksystems ins Verhältnis gesetzt werden. Die charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches bilden hierbei das Schwingungsverhalten des Lenksystems ab, welches vorliegt, wenn der Fahrer seine Hände nicht auf dem Lenkrad positioniert hat. Durch Abgleich des theoretischen Frequenzgangs mit dem tatsächlich ermittelten Frequenzgang kann präzise überprüft werden, ob sich die Hände des Fahrers am Lenkrad befinden.
Alternativ oder zusätzlich zum Frequenzgang können ein Amplitudengang und/oder ein Phasengang mit dem jeweiligen charakteristischen Amplitudengang und/oder charakteristischen Phasengang des Lenksystems verglichen werden. Es kann dabei die Amplitude abhängig von der Frequenz der Schwingung oder die Phase abhängig von der Frequenz der Schwingung ermittelt werden und mit den entsprechenden theoretischen und zu erwartenden Werten verglichen werden. Hierdurch kann durch entsprechende Sensoren das Schwingungsverhalten des gesamten Lenksystems beobachtet und zum Durchführen des Verfahrens verwendet werden. Des Weiteren können hierdurch eine Unwucht oder ein Defekt des Lenksystems bzw. einer lenkbaren Fahrzeugachse erkannt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens, wird ein Dämpfungsfaktor der Schwingungen des lenkradnahen Bereiches des Lenksystems mit einem Dämpfungsfaktor der charakteristischen Schwingungen verglichen. Das gesamte Lenksystem kann als ein gedämpfter harmonischer Oszillator betrachtet werden. Die jeweiligen Komponenten, Befestigungen und Verschraubungen des Lenksystems dämpfen bzw. beeinflussen die Schwingungen des gesamten Lenksystems. Zusätzlich erzeugt ein Fahrer, der das Lenkrad festhält, eine weitere Dämpfung der Schwingungen. Diese zusätzliche Dämpfung kann durch Abgleich mit einer zu erwartenden charakteristischen Dämpfung verglichen werden und Informationen darüber liefern, ob der Fahrer die Hände am Lenkrad hat. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird eine Resonanzfrequenz der Schwingungen des lenkradnahen Bereiches mit einer Resonanzfrequenz der charakteristischen Schwingungen des Lenksystems verglichen. Insbesondere kann das Lenksystems kurzzeitig mit einer variablen Frequenz derart zum Schwingen angeregt werden, dass in dem verwendeten Frequenzbereich eine maximale Amplitude der Schwingungen ermittelt werden kann. Diese maximale Amplitude der Schwingungen kann mit wenig Rechenaufwand extrahiert und mit einer charakteristischen Resonanzfrequenz des Lenksystems verglichen werden. Bei Abweichungen der beiden Frequenzen liegt eine zusätzliche Veränderung des Schwingungsverhaltens des Lenksystems durch den Fahrer vor.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zum Vergleichen der ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereiches mit hinterlegten, charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches eine Fourier- Transformation von erfassten Daten des lenkradnahen Bereiches und/oder des lenkradfernen Bereiches durchgeführt. Hierbei können insbesondere die auf die Sensoren des Lenksystems übertragenen Schwingungen im Rahmen einer Fourier-Transformation ausgewertet werden. Derartige Sensoren können beispielsweise Drehmomentsensoren oder Drehwinkelsensoren sein. Die erzeugten Schwingungen verursachen bei den Sensoren der Frequenz der Schwingungen entsprechende Abweichungen bzw. Ausschläge. Durch Anwenden eine Fourier-Transformation auf die Messdaten der jeweiligen Sensoren können die Frequenzen der Schwingungen herausgefiltert und zum Vergleich mit den charakteristischen Frequenzen verglichen werden. Vorzugsweise kann hierbei eine schnelle Fourier-Transformation verwendet werden. Hierdurch können beispielsweise die durch mindestens einen Drehwinkelsensor ermittelten Winkel oder Winkeländerungen und/oder die durch mindestens einen Drehmomentsensor ermittelten Drehmomente bzw. Drehmomentänderung in definierten zeitlichen Abständen oder permanent überwacht werden. Die Sensoren können vorzugsweise in dem lenkradnahen Bereich des Lenksystems und/oder in dem lenkradfernen Bereich des Lenksystems das jeweilige Schwingungsverhalten aufzeichnen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften der ermittelten Schwingungen im Vergleich mit charakteristischen Schwingungen dazu herangezogen zu bestimmen, ob sich die Hände des Fahrers am Lenkrad befinden: Niedrigere Resonanzfrequenz; flacherer Verlauf des Frequenzgangs, insbesondere ein niedrigeres Maximum; eine Senke im Frequenzgang unterhalb der Resonanzfrequenz; eine Delle im Phasengang bei niedrigerer Frequenz; und eine größere Phasenverschiebung über das gesamte Frequenzspektrum hinweg. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Lenkungssystem eines Kraftfahrzeugs; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein in Figur 1 gezeigtes Lenkungssystem 10 eines Kraftfahrzeugs ist als elektromechanisch unterstütztes Lenkungssystem ausgebildet. Das Lenkungssystem 10 umfasst einen oberen Teil 12 mit einem Lenkrad 14, einer Lenksäule 16 mit einem Torsionsstab 17, und einer Messeinrichtung 18 sowie einen unteren Teil mit einem Hilfsmotor 20. Der Bereich zwischen Lenkrad 14 und Torsionsstab 17 wird im Folgenden als lenkradnaher Bereich 22 bezeichnet, während der Bereich unterhalb des Torsionsstabs 17 als lenkradferner Bereich 24 bezeichnet wird.
Beaufschlagt der Fahrer das Lenkrad 14 mit einem Drehmoment, so wird dadurch die Lenksäule 16 gedreht. Die Messeinrichtung 18 bestimmt ein Drehmoment, das auf den Torsionsstab 17 wirkt, aus einem Relativwinkel zwischen einem oberen (lenkradseitigen) Ende und einem unteren Ende des Torsionsstabs 17. Außerdem bestimmt beispielsweise ein Winkellagegeber des Hilfsmotors 20 einen Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs 17.
Auf Basis des bestimmten auf den Torsionsstab 17 wirkenden Drehmoments und des Drehwinkels des unteren Endes des Torsionsstabs 17 wird der Hilfsmotor 20 derart angesteuert, dass er ein passendes, unterstützendes Drehmoment zur Lenkung des Fahrzeugs bereitstellt.
Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs 17 sowie des oberen Endes des Torsionsstabs 17 können je nach verbauter Messeinrichtung 18 auf unterschiedliche Art und Weise ermittelt werden. Die verschiedenen Möglichkeiten werden im Folgenden erläutert. Misst die Messeinrichtung 18 den Drehwinkel des unteren Endes des Torsionstabs 17, so kann aus diesem Drehwinkel und dem ermittelten, auf den Torsionsstab 17 wirkenden Drehmoment der Drehwinkel des oberen Endes des Torsionstabs bestimmt werden. Es ist dann also insbesondere nicht notwendig, den Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs aus einem Signal des Winkellagegebers des Hilfsmotors 20 zu bestimmen. Misst die Messeinrichtung 18 den Drehwinkel des oberen Endes des Torsionsstabs 17 (und damit den Drehwinkel des Lenkrads 14), so steht dieser Drehwinkel direkt als Messgröße für weitere Berechnungen zur Verfügung.
Analog dazu stehen der Drehwinkel des oberen Endes und des unteren Endes des Torsionsstabs 17 direkt für weitere Berechnungen zur Verfügung, wenn die Messeinrichtung diese beiden Drehwinkel misst.
Im Folgenden wird anhand von Figur 2 ein Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf dem Lenkrad 14 beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, dass sowohl der Drehwinkel des oberen Endes des Torsionsstabs 17 als auch der Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs 17 gemäß einer der oben beschriebenen Varianten bekannt sind.
Zunächst wird das Lenksystem 10 in einem lenkradfernen Bereich 24 künstlich zu Schwingungen angeregt (Schritt S1 ). Die Anregung kann beispielsweise mittels des Hilfsmotors 20 des elektromechanisch unterstützten Lenksystems 10 erfolgen. Der Hilfsmotor 20 regt insbesondere das Lenksystem 10 während der Fahrt, also zusätzlich zum Aufbringen einer Lenkunterstützung zu Schwingungen an. Die Anregung zu Schwingungen erfolgt dabei derart, dass zum einen der Fahrkomfort und zum anderen die Steuerung des Kraftfahrzeugs nicht beeinträchtigt sind. Die Anregung erfolgt künstlich durch den Hilfsmotor 20 in einem Frequenzspektrum, das außerhalb der zwangsläufig vorhandenen Frequenzen liegt, das heißt in einem separaten Frequenzspektrum, das außerhalb eines durch Straßenrückwirkung und/oder Motorvibrationen rezeugten Frequenzspektrum liegt. Dadurch hängt die Anregungsfrequenz nicht von aktuellen Straßengegebenheiten oder der aktuellen Motordrehzahl ab, sondern ist vorbestimmt und damit bekannt. Zufällige Schwingungen oder Vibrationen des Lenksystems können durch das definierte Frequenzspektrum vernachlässigt werden, da das Lenksystem mit einem Frequenzspektrum angeregt wird, das sich wesentlich von einem Frequenzspektrum von zufälligen Schwingungen und Vibrationen unterscheidet. Der lenkradferne Bereich 24 wird mit einem vorgegebenen Frequenzspektrum, wenigstens aber mit einer vorgegebenen Frequenz angeregt. Das Frequenzspektrum ist hierbei eine im Allgemeinen komplexwertige Funktion, die für jede Anregungsfrequenz jeweils Informationen sowohl über die Amplitude als auch über den Phasenwinkel umfasst. Beispiele für ein solches Frequenzspektrum sind eine einzelne Anregungsfrequenz mit bestimmter Amplitude und Phase, mehrere diskrete Anregungsfrequenzen (jeweils mit einer bestimmten Amplitude und Phase), ein kontinuierliches Anregungsfrequenzspektrum , eine Heaviside- stufenfunktionsförmiges Anregungsspektrum und weißes Rauschen. Der lenkradferne Bereich wird auf diese Weise über einen gewissen Zeitraum angeregt, beispielsweise in etwa zwei Sekunden.
Während der lenkradferne Bereich 24 zu Schwingungen angeregt wird, wird der Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs 17 gemäß einer der oben beschriebenen Varianten ermittelt und gespeichert (Schritt S2). Genauer gesagt wird der Drehwinkel des unteren Endes des Torsionsstabs als Funktion der Zeit ermittelt und gespeichert.
Die Schwingungen im lenkradfernen Bereich 24 pflanzen sich über den Torsionsstab 17 in den lenkradnahen Bereich 22 fort. Anders ausgedrückt induzieren die Schwingungen im lenkradfernen Bereich Schwingungsanregungen im lenkradnahen Bereich 22.
Die induzierten Schwingungen im lenkradnahen Bereich 22 werden nun ermittelt (Schritt S3). Genauer gesagt wird der Drehwinkel des oberen Endes des Torsionsstabs als Funktion der Zeit ermittelt und gespeichert.
Die im lenkradnahen Bereich 22 induzierten Schwingungen werden nun mit charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereichs 22 verglichen (Schritt S4). Unter charakteristischen Schwingungen sind dabei diejenigen Schwingungen zu verstehen, die bei derselben Anregung in einem Zustand auftreten, in dem das Lenkrad 14 nicht berührt wird. Die charakteristischen Schwingungen können bereits tabellarisch oder in Form einer Annäherungs- Formel in einem Steuergerät des Lenksystems 10 hinterlegt sein. Die hierzu erforderlichen Daten können beispielsweise im Rahmen einer Kalibrierung des Lenksystems 10 ermittel und abgespeichert werden. Für den Vergleich mit den charakteristischen Schwingungen können verschiedene Größen herangezogen werden. Mehrere exemplarische Möglichkeiten werden im Folgenden erläutert.
Der Frequenzgang des Lenksystems 10 wird mit einem charakteristischen Frequenzgang des Lenksystems 10 verglichen. Der Frequenzgang kann hierbei ermittelt werden, indem zunächst die Fourier-Transformierten der angeregten Schwingungen im lenkradfernen Bereich (genauer gesagt des Drehwinkels 8 C0i des unteren Endes des Torsionsstabs 17 als Funktion der Zeit) und der induzierten Schwingungen im lenkradnahen Bereich (genauer gesagt des Drehwinkels 8 ind des oberen Endes des Torsionsstabs 17 als Funktion der Zeit) gebildet werden. Die Fourier-Transformierten sind dann durch fcoi (. > = ; f^ ^ coi i e^ ' dt , und
Figure imgf000013_0001
gegeben. N ist dabei ein konventionsabhängiger Normierungsfaktor. Die Fourier-Transformierten können durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) berechnet werden.
Dann werden die Kreuzkorrelation und die Autokorrelation der beiden Fourier- Transformierten berechnet und die Kreuzkorrelation durch die Autokorrelation dividiert. Ist das Lenksystem als lineares zeitinvariantes System modellierbar (dies ist der Fall, wenn die Nichtlinearität des Lenksystems vernachlässigbar ist), so kann der Frequenzgang einfach als ein Verhältnis zwischen der Fourier- Transformierten der Schwingungen im lenkradnahen Bereich 22 und der Fourier- Transformierten der erzeugten Schwingungen im lenkradfernen Bereich 24 definiert werden. Weicht der ermittelte Frequenzgang des Lenksystems 10 von einem charakteristischen Frequenzgang (Frequenzgang der charakteristischen Schwingungen) ab, so ist dies ein klares Indiz dafür, dass der Fahrer die Hände am Lenkrad 14 hat. Die Hände des Fahrers ändern zum einen die Masse und das Trägheitsmoment des oberen Teils 12 des Lenksystems 10 und führen so zu einem veränderten Schwingungsverhalten. Zum anderen beufschlagt der Fahrer (möglicherweise unbewusst) das Lenkrad 14 mit einem Drehmoment und ändert so wiederum das Schwingungsverhalten des lenkradnahen Bereichs 22 des Lenksystems 10.
Typische Veränderungen des Frequenzgangs, die Hände des Fahrers am Lenkrad 14 anzeigen, betreffen den Amplitudengang und den Phasengang, die zusammen den Frequenzgang bilden. Den Amplitudengang betreffend sind dies: eine niedrigere Resonanzfrequenz (entspricht der Frequenz, bei der der Amplitudengang maximal ist), ein flacherer Verlauf des Amplitudengangs, insbesondere ein niedrigeres Maximum des Amplitudengangs (entspricht größerem Dämpfungsfaktor), und eine Senke im Amplitudengang unterhalb der Resonanzfrequenz.
Den Phasengang betreffend zeigen beispielsweise folgende Veränderungen Hände des Fahrers am Lenkrad 14 an: eine Delle im Phasengang bei niedrigerer Frequenz und/oder eine größere Phasenverschiebung über das gesamte Frequenzspektrum hinweg. Zum Kompensieren von Messunsicherheiten kann die Abweichung erst bei Überschreiten eines Schwellwertes als solche registriert werden. Das Verfahren kann hierbei kontinuierlich, in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder bei Bedarf prüfen, ob der Fahrer seine Hände auf dem Lenkrad platziert hat. Anders ausgedrückt können die jeweiligen Schwingungscharakteristiken hierbei in einem definierten Maße voneinander abweichen, sodass Messunsicherheiten, Fertigungstoleranzen und unvorhersehbare Schwankungen kompensiert werden. Wenn die Abweichungen bei dem Vergleich einen Schwellenwert übersteigen, dann kann aufgrund des abweichenden Schwingungsverhaltens des Lenksystems 10 in dem lenkradnahen Bereich 22 auf eine zusätzliche Dämpfung des Lenkrades 14 durch die Hände des Fahrers geschlossen werden. Zum Ändern des Schwingungsverhaltens des Lenksystems 10 ist es irrelevant, ob der Fahrer das Lenkrad 14 nur mit einer Hand oder mit beiden Händen festhält. Des Weiteren ändert sich das Schwingungsverhalten des lenkradnahen Bereiches 22 des Lenksystems unabhängig von der Position der Hände des Fahrers auf dem Lenkrad 14.
Um die Genauigkeit des Verfahrens weiter zu verbessern, können die Schwingungen des lenkradnahen Bereichs 22 auch zusätzlich abhängig von einer Temperatur des Lenksystems und/oder von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt werden. Die Temperatur des Lenksystems 10 kann dabei beispielsweise der Umgebungstemperatur gleichgesetzt werden. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens umfassen die hinterlegten charakteristischen Schwingungen also mehrere Datensätze in Abhängigkeit von der Temperatur des Lenksystems 10 und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dementsprechend werden die ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereichs 22 also mit dem für die jeweilige Temperatur und/oder Geschwindigkeit passenden Datensatz der charakteristischen Schwingungen verglichen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erkennen von Händen eines Fahrers auf einem Lenkrad eines Fahrzeuges, mit den folgenden Schritten:
- Anregen eines Lenksystems (10) zu Schwingungen,
Ermitteln von Schwingungen des Lenksystems (10) in einem lenkradfernen Bereich (24),
Ermitteln der Schwingungen eines lenkradnahen Bereiches (22) des Lenksystems (10) des Fahrzeuges, und
- Vergleichen der ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) mit hinterlegten, charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22), die bei derselben Anregung in einem Zustand auftreten, in dem das Lenkrad (14) nicht berührt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Lenksystem (10) in dem lenkradfernen Bereich (24) angeregt wird (2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lenksystem (10) durch mindestens einen Motor angeregt wird (2).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Motor der Servomotor (20) der Lenkunterstützung ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Servomotor (20) während des Fahrbetriebs das Lenksystem (10) zusätzlich zum Aufbringen einer Lenkunterstützung zu Schwingungen anregt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lenksystem (10) mit wenigstens einer vorgegebenen Frequenz angeregt wird.
7. Verfahren nach einem der vorgegebenen Ansprüche, wobei das Lenksystem (10) mit einem vorgegebenen Frequenzspektrum angeregt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) mit charakteristischen
Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges verglichen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) mit charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) abhängig von einer Temperatur des Lenksystems (10) verglichen werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein
Frequenzgang des Lenksystems (10) mit einem charakteristischen Frequenzgang des Lenksystems (10) verglichen wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Amplitudengang des Lenksystems (10) mit einem charakteristischen Amplitudengang des Lenksystems (10) verglichen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei ein Phasengang des Lenksystems (10) mit einem charakteristischen Phasengang des Lenksystems (10) verglichen wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Dämpfungsfaktor der Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) des
Lenksystems (10) mit einem Dämpfungsfaktor der charakteristischen Schwingungen verglichen wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Resonanzfrequenz der Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) des Lenksystems (10) mit einer Resonanzfrequenz der charakteristischen Schwingungen verglichen wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Vergleichen der ermittelten Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) mit hinterlegten, charakteristischen Schwingungen des lenkradnahen Bereiches (22) eine Fourier-Transformation von erfassten Daten des lenkradnahen Bereichs (22) und/oder des lenkradfernen Bereichs (24) durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erfassten Daten den Drehwinkel des lenkradnahen (22) und/oder des lenkradfernen (24) Bereichs umfassen.
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