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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Systems zur Überwachung einer Lenkaktivität eines Fahrers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.
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Ein solches Verfahren oder Steuergerät kann für ein Fahrerassistenzsystem notwendig sein, das in einem Kraftfahrzeug für einen Fahrer eine automatisierte Querführung des Kraftfahrzeugs durch selbsttätiges Einstellen eines Lenkwinkels durchführt. Die Sensorik des Systems zur Lenkaktivitätserkennung kann durch erhöhte Reibung im oberen Lenkstrang gestört werden. Die Funktionsüberwachung soll mit geringem zusätzlichen technischen Aufwand geprüft werden können
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In einem Level-2-Lane-Keeping-System (LKS - Fahrerassistenzsystem für das Spurhalten mit Level-2-Autonomieniveau) verantwortet der Fahrer die Fahraufgabe. Um sicherzustellen, dass dem Fahrer diese Verantwortung jederzeit bewusst ist und eine Übernahmebereitschaft zeigt, fordert beispielsweise die Regulierung UN ECE R79 („Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to steering equipment“) eine kontinuierliche Überwachung der Fahreraktivität oder Übernahmebereitschaft sowie eine entsprechende Warnmeldung bei fehlender oder unzureichender Aktivität des Fahrers.
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Zur Erfüllung dieser Regulierung können in heutigen Fahrzeugen sowohl die Lenkradberührung mittels einer kapazitiven Sensormatte im Lenkrad, als auch die vom Fahrer aufgebrachten Lenkkräfte mittels eines Drehmomentsensors ausgewertet werden. Wenn die Reibung im oberen Lenkstrang erhöht ist (z.B. durch Fertigungstoleranzen oder Korrosion) können die Messwerte des Drehmomentsensors verfälscht werden, sodass im Extremfall fälschlicherweise eine Lenkaktivität erkannt wird. Da die Sensormatte nicht den gesamten Griffbereich des Lenkrads umspannt und zudem beispielsweise durch das Tragen von Handschuhen beeinflusst werden kann, müssen immer beide „Überwacher“ (Berührung und Lenkkraft) aktiv sein.
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Damit die zulassungsrelevanten Vorgaben in heutigen Kraftfahrzeugen dennoch erfüllt werden können, werden die Schwellwerte zur Erkennung einer Lenkaktivität mit einem Puffer beaufschlagt, sodass eine fehlerhafte Erkennung nahezu ausgeschlossen ist. Dies hat jedoch zu Folge, dass - gerade in Fahrzeugen mit niedriger Grundreibung im Lenkstrang - dezente Lenkbewegungen häufig nur unzureichend erkannt werden und der Fahrer deshalb fälschlicherweise gewarnt wird (Komfortverlust).
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Um einen Detektionsschwellwert anzupassen, sieht die
DE 10 2019 205 948 A1 ein Prüfverfahren zum Messen des Drehmoments bei unberührtem Lenkrad vor, was aber spezielle Fahrbedingungen voraussetzt.
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Die
DE 10 2016 209 833 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schätzen des Fahrerhandmoments, das ein Fahrer an einem Lenkrad zum Drehen desselben ausübt. Um das eigentliche vom Fahrer ausgeübte Drehmoment von einem Reibmoment im oberen Lenkstrang zu unterscheiden, ist ein mathematisches Schätzverfahren vorgesehen. Hierbei verlässt man sich darauf, dass die Sensoren fehlerfrei funktionieren.
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Aus der
DE 10 2012 002 771 A1 ist ein Lenkmomentsensor bekannt, der das von einem Fahrer am Lenkrad aufgebrachte Drehmoment und ein im oberen Lenkstrang wirkendes Drehmoment misst. Mittels eines Lernverfahrens wird ermittelt, welche Werte das Momentensignal des Lenkmomentsensors aufweisen muss, damit zwischen einer Lenkradberührung durch den Fahrer einerseits und einem unberührten Lenkrad andererseits unterschieden werden kann. Eine Absicherung bei einem defekten Lenkmomentsensor ist nicht vorgesehen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2015 200 171 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren. Gemäß dieser Offenlegungsschrift soll ein zeitweiliges autonomes Fahren ermöglicht werden. Über ein Signal wird der Fahrer zur Übernahme der Querführung des Fahrzeugs aufgefordert. Die Lenkung des Fahrzeugs wird nach der Aufforderung zur Übernahme der Querführung für eine vorgegebene Zeitspanne versteift. Die vorgegebene Zeitspanne für die Versteifung der Lenkung kann mit jenem Zeitpunkt beginnen, an dem der Fahrer an das Lenkrad des Fahrzeugs fasst. Dazu kann beispielsweise mittels Innenraumkameras, Annäherungssensoren oder Berührungssensoren ein Ergreifen des Lenkrads durch den Fahrer festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Ergreifen des Lenkrads mit Hilfe eines Lenkmoments erkannt werden, wenn das Lenkmoment eine vorgegebene Schwelle übersteigt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2015 101 563 A1 zeigt ein Verfahren und Systeme zum automatisierten Fahren. Ein erstes Sensorsignal wird von einem ersten Sensor und ein zweites Sensorsignal wird von einem zweiten Sensor empfangen. Mithilfe dieser beiden Sensorsignale kann eine Absicht des Fahrers, die als „Fahrer-Vorhaben“ bezeichnet wird ermittelt werden. Das erste Sensorsignal kann von einem Drehmomentsensor stammen, während das zweite Sensorsignal von einem Halte-Sensor stammen kann, der mit dem Lenksystem assoziiert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es in einem Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem zur automatisierten Querführung zu ermöglichen, mit geringem technischen Aufwand das System zur Lenkaktivitätserkennung auf Funktionstüchtigkeit zu überwachen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur.
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Als eine Lösung umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Systems zur Überwachung einer Lenkaktivität eines Fahrers für ein Fahrerassistenzsystem, welches in einem Kraftfahrzeug für einen Fahrer eine Querführung des Kraftfahrzeugs durch selbsttätiges oder automatisiertes Einstellen eines Lenkwinkels durchführt. Bei dem Fahrerassistenzsystem handelt es sich also beispielsweise um das eingangs beschriebenen LKS, das heißt einen Spurhalteassistenten.
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Um die Sensorik des Systems zur Überwachung der Lenkaktivität auf Funktionstüchtigkeit zu prüfen wird durch eine Prozessorschaltung aus einem Berührungssensors des Systems zur Überwachung der Lenkaktivität ein Berührsignal empfangen, dass eine Lenkradberührung des Fahrers an einem Lenkrad beschreibt, um eine Übernahmebereitschaft des Fahrers zu erkennen. Der Berührungssensor kann z.B. einen Berührdruck am Lenkradring erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann bevorzugt eine elektrische Kapazität, die proportional zur aufgelegten Handfläche steigt, gemessen werden. Dann ist in vorteilhafter Weise kein Berührdruck notwendig. Der Berührungssensor kann in dem Lenkrad vorgesehen sein, um in der eingangs beschriebenen Weise für eine Level-2-Automatisierung die Anwesenheit oder Aktivität oder Aufmerksamkeit des Fahrers zu überwachen.
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Aus einem Lenkmomentsensor des Systems zur Überwachung der Lenkaktivität wird durch die Prozessorschaltung ein Momentensignal eines „oberen Drehmoments“ oder Fahrerlenkmoments empfangen, das über das Lenkrad und/oder einen oberen Lenkstrang auf den Lenkmomentsensor wirkt Das Fahrerlenkmoment ist dasjenige Drehmoment, das vom Lenkmomentsensor oberhalb seiner Position im Lenkstrang gemessen wird, also demjenigen Teil des Lenkstrangs, der sich vom Lenkmomentsensor bis zum Lenkrad einschließlich erstreckt. Es kann sich beispielsweise um die Lenkstange z.B. mit einem oder mehreren Kardan-Gelenken handeln, über welche ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment auf eine Zahnstange der Lenkung oder des Lenkgestänges übertragen werden kann. Der Lenkmomentsensor kann beispielsweise zum Steuern eines EPS (electronic power steering) und/oder zum Übersteuern eines Motors für die automatisierte Querführung vorgesehen sein.
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Es gibt also in dem System zur Überwachung der Lenkaktivität zwei Sensoren (Berührungssensor und Lenkmomentsensor) die es auf Funktionstüchtigkeit zu überwachen gilt. Durch die Prozessorschaltung wird hierzu eine Inkonsistenzbedingung geprüft, welche zumindest eine unzulässige Wertekombination eines Signalwerts des Berührsignals einerseits und eines zeitlich korrespondierenden Signalwerts des Momentensignals andererseits vorgibt. Die Inkonsistenzbedingung ist erfüllt, falls sich die beiden Signale widersprechen. Falls also erkannt wird, dass die Inkonsistenzbedingung erfüllt ist, wird eine vorbestimmte Sicherungsmaßnahme für das Fahrerassistenzsystem ausgelöst. Somit wird also genutzt, dass zwei Sensoren, nämlich der Lenkmomentsensor und der Berührungssensor, für das Fahrerassistenzsystem bereitgestellt sind und durch Vergleichen oder Abgleichen der Sensorsignale dieser beiden Sensoren, nämlich dem Momentensignal und dem Berührsignal, die Plausibilität dieser Signale geprüft werden kann. Ergibt sich eine Inplausibilität oder Inkonsistenz, so ist dies ein Zeichen dafür, dass entweder einer der Sensoren und/oder eine mechanische Lagerung des oberen Lenkstrangs nicht mehr bestimmungsgemäß funktioniert und damit der Betrieb des Kraftfahrzeugs mittels der Sicherungsmaßnahme gegen eine Fehlfunktion des Fahrerassistenzsystems geschützt werden sollte.
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Indem hierbei auf zwei ohnehin vorhandene Sensoren zurückgegriffen wird, ergibt sich der Vorteil, dass durch die Auswertung der ohnehin verfügbaren Sensorsignale mittels der Prozessorschaltung der Hardware-Aufwand oder schaltungstechnische Aufwand gering ist. Im Folgenden ist der einfacheren Ausdrucksweise halber das Fahrerlenkmoment auch als „gemessenes Drehmoment“ oder auch einfach nur als „Drehmoment“ bezeichnet.
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Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass die Inkonsistenzbedingung umfasst, dass ein unberührtes Lenkrad signalisiert wird und dabei das Drehmoment (Fahrerlenkmoment) größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und/oder dass ein berührtes Lenkrad signalisiert wird und das gemessene Fahrerlenkmoment auch dann, wenn der Fahrer ohne ein Zutun des Fahrerassistenzsystems den Lenkwinkel verändert, kleiner als der Schwellenwert ist. Wird ein Fahrerlenkmoment größer als der Schwellenwert signalisiert, obwohl der Fahrer das Lenkrad (laut Berührungssignal) nicht zu berühren scheint, so kann dies auf einen defekten Berührungssensor und/oder einen defekten Lenkmomentsensor und/oder eine schwergängige mechanische Lagerung des oberen Lenkstrangs mit einem erhöhten oder veränderten Reibmoment hindeuten. Lenkt dagegen der Fahrer gemäß dem Berührungssensor selbst und kann dennoch kein vom Fahrer ausgeübtes Drehmoment mittels des Lenkmomentsensors erkannt werden, weil der Fahrer zwar bei deaktiviertem Fahrerassistenzsystem dennoch den Lenkwinkel verstellt und somit ein Fahrerlenkmoment vorhanden sein muss, so kann dies ebenfalls auf einen Defekt zumindest eines der Sensoren hinweisen. Der besagte Schwellenwert ist bevorzugt in einem Bereich von 0,3 Newtonmeter bis 0,6 Newtonmeter eingestellt. Dies hat sich als vorteilhafter Abgleich zwischen Fehlauslösungen der Sicherungsmaßnahme und komfortabler Nutzung des Kraftfahrzeugs erwiesen.
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In einer Weiterbildung umfasst die Inkonsistenzbedingung, dass mehrere Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils die jeweilige unzulässige Wertekombination ergeben, die ein unberührtes Lenkrad und gleichzeitig ein Fahrerlenkmoment oberhalb eines ersten Schwellenwerts und/oder die ein berührtes Lenkrad und ein Fahrerlenkmoment unterhalb des ersten Schwellenwerts oder unterhalb eines zweiten Schwellenwerts trotz nicht-assistierter Lenkbewegung des Fahrers signalisiert. Die Inkonsistenzbedingung kann somit fordern, dass mehrmals für unterschiedliche Messzeitpunkte der beschriebene Widerspruch zwischen den Sensorsignalen signalisiert oder erkannt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass kurzzeitige Störungen, die den jeweiligen Widerspruch zwischen den Sensorsignalen verursachen, keine Fehlauslösung der Sicherungsmaßnahme verursachen. Durch Verwenden zweier unterschiedlicher Schwellenwerte, nämlich des ersten und des zweiten Schwellenwert, kann eine Hysterese bei der Messung bereitgestellt werden. Eine nicht-assistierte Lenkbewegung des Fahrers kann auch dann gegeben sein, wenn ein EPS (Servolenkung oder electronic power steering) aktiv ist, da dies weiterhin passiv auf das vom Fahrer am Lenkrad ausgeübte Drehmoment reagiert.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass das Fahrerassistenzsystems während des Überwachens den Lenkwinkel höchstens mit einer Änderungsrate verändert, die mittels einer Drosselungssteuerung betragsmäßig kleiner als ein Höchstwert ist, den ein Stellmotor des Fahrerassistenzsystem ohne die Drosselung erreichen würde. Somit wird also der Lenkwinkel mittels des Motors des Fahrerassistenzsystems beispielsweise im Bereich des unteren Lenkstrangs nur verhältnismäßig langsam, nämlich maximal mit dem durch die Drosselungssteuerung vorgegebenen oder zugelassenen Wert der Änderungsrate verändert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Massenträgheit des Lenkrads, die beim Beschleunigen des Lenkrads ebenfalls ein vom Lenkmomentsensor gemessenes Fahrerlenkmoment verursachen würde, die Messung oder Überwachung nicht verfälschen kann. Es ergibt sich durch die gedrosselte Änderungsrate nur ein vorbekanntes, beispielsweise höchstens 10 Prozent des insgesamt gemessenen Fahrerlenkmoments ausmachenden Drehmoments durch die Massenträgheit des Lenkrads und/oder des oberen Lenkstrangs. Die Drosselungssteuerung kann als Software und/oder als Regler und/oder als schaltungstechnischer Limiter in dem Fahrerassistenzsystem implementiert sein.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass die Sicherungsmaßnahme umfasst, dass nach einem Deaktivieren des Fahrerassistenzsystems ein erneutes Aktivieren blockiert wird und/oder dass der Fahrer zu einem Werkstattbesuch aufgefordert wird und/oder dass von dem Fahrer durch Erzeugen eines Übernahmesignals die Übernahme der Querführung gefordert wird. Somit kann zunächst abgewartet werden, bis durch den Fahrer und/oder automatisiert durch eine bei einer vorgegebenen Fahrsituation das Fahrerassistenzsystem deaktiviert wird und erst danach ein erneutes Aktivieren blockiert wird. Somit wird bei Erkennen der erfüllten Inkonsistenzbedingung der Fahrer nicht durch ein unmittelbar deaktiviertes oder abgeschaltetes Fahrerassistenzsystem überrascht. Durch Auffordern zum Werkstattbesuch und/oder zur Übernahme der Querführung wird der Fahrer aktiv in die Handhabung des defekten Fahrerassistenzsystems einbezogen, was in vorteilhafter Weise die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den erkannten Defekt und die erkannte Inkonsistenz lenkt.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass das Berührungssignal aus einem Berührungssensor mit einer in einem Griffbereich des Lenkrads angeordnete kapazitive Sensormatte und/oder mit einer das Lenkrad erfassenden Kamera und nachgeschalteter bildbasierter Objekterkennung empfangen wird. Eine solche Sensormatte kann beispielsweise auf der Grundlage zweier Geflechte aus Draht gebildet sein, die durch eine elektrisch isolierende, elastische Masse, beispielsweise einen Gummi oder einen Kunststoff, getrennt sind. Falls der Fahrer beispielsweise einen Ring des Lenkrads ergreift, werden die beiden Geflechte aneinander angenähert, indem die elastisch isolierende Schicht dazwischen gequetscht wird. Durch Messen einer zwischen den Geflechten wirkenden elektrischen Kapazität kann diese Veränderung im Abstand gemessen werden. Eine Kamera kann beispielsweise eine Geste oder Pose des Fahrers filmen oder erfassen und eine bildbasierte Objekterkennung kann die Geste oder Pose erkennen, beispielsweise eine am Lenkrad abgelenkte Hand. Somit kann auch hiermit eine Berührung detektiert und in Berührungssignalen signalisiert werden.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass das Fahrerassistenzsystem für die Querführung in einem Level-2-Autonomieniveau betreiben wird. Das Level-2-Autonomie-Niveau wird auch als Level-2-Automation für Fahrerassistenzsysteme bezeichnet.
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Eine Weiterbildung umfasst, dass im Fall einer erfüllten Inkonsistenzbedingung über eine Fahrzeugvernetzung ein Meldesignal, das das Erfüllt-Sein der Inkonsistenzbedingung und/oder die jeweilige Wertekombination signalisiert, an eine fahrzeugexterne Servereinheit ausgesendet wird und die Servereinheit aus dem Meldesignal und weiteren Meldesignalen anderer Kraftfahrzeuge eine Fehlerstatistik erzeugt und für den Fall, dass erkannt wird, dass die Fehlerstatistik ein vorbestimmtes Wartungskriterium erfüllt, als Vorgriff auf eine Reparatur an zumindest einige der anderen Kraftfahrzeuge und/oder an Kraftfahrzeuge, aus denen kein Meldesignal empfangen wurde, signalisiert wird, dass darin ein Wartungssignal für einen Werkstattbesuch erzeugt werden soll. Als Wartungskriterium kann beispielsweise festgelegt werden, dass mindestens ein vorbestimmter Prozentsatz aller eingesetzten Kraftfahrzeuge mit dem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise ein Prozentsatz im Bereich von 1 Prozent bis 10 Prozent, eine erfülltes Inkonsistenzbedingung signalisiert. Dann können auch die übrigen Kraftfahrzeuge zur Wartung in eine Werkstatt beordert oder gerufen werden, um noch vor deren Versagen eines Sensors, das heißt bevor auch bei diesen Kraftfahrzeugen der Inkonsistenzbedingung erfüllt ist, eine Gegenmaßnahme, beispielsweise eine Reparatur oder einen Austausch eines Bauteils, vorzunehmen. Dies verhindert, dass diese Kraftfahrzeuge im Straßenverkehr den beschriebenen Effekt erleiden. Indem zusätzlich oder alternativ zum Erfüllt-Sein der Inkonsistenzbedingung auch die jeweilige Wertekombination signalisiert wird, kann zwischen Kraftfahrzeugen unterschieden werden, die unterschiedliche Defekte aufweisen, sodass das Wartungskriterium für unterschiedliche Gruppen, die jeweils unterschiedliche Wertekombinationen melden, angewendet werden kann. Hierdurch wird eine fehlerhafte Erzeugung eines Wartungssignals oder eine unnötige Erzeugung desselben vermieden.
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Als weitere Lösung sieht die Erfindung ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug vor. Das Steuergerät weist eine Prozessorschaltung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessorschaltung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessorschaltung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessorschaltung gespeichert sein.
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Als weitere Lösung sieht die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem zum Durchführen einer automatisierten Querführung vor. Das Kraftfahrzeug weist zudem das beschriebene System zur Überwachung einer Lenkaktivität mit einem Berührungssensors zum Erzeugen eines Berührsignal betreffend eine Lenkradberührung eines Fahrers an einem Lenkrad zum Erkennen einer Übernahmebereitschaft des Fahrers, und mit einem Lenkmomentsensor zum Erzeugen eines Momentensignals eines oberen Drehmoments / Fahrerlenkmoments auf, das über das Lenkrad und/oder einen oberen Lenkstrang auf den Lenkmomentsensor wirkt. Bei dem Kraftfahrzeug ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts bereitgestellt und mit dem Berührungssensor und dem Lenkmomentsensor gekoppelt. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Weiterbildungen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Weiterbildungen aufweisen, sofern die Weiterbildungen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und
- 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer redundanten Erkennung einer Lenkradberührung mittels eines Lenkmomentsensors des Kraftfahrzeugs von 1.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Weiterbildungen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Weiterbildungen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. In dem Kraftfahrzeug 10 kann eine Lenkung 11 bereitgestellt sein, von welcher ein Lenkrad 12, ein oberer Lenkstrang 13 und ein unterer Lenkstrang 14 dargestellt sind, die in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein können. In dem Kraftfahrzeug 10 kann ein Fahrerassistenzsystem 15 bereitgestellt sein, das mittels eines elektrischen Motors M im unteren Lenkstrang 14 eine Kraft zum Lenken des Kraftfahrzeugs 10 erzeugen kann. Das Fahrerassistenzsystem 15 kann beispielsweise hierdurch eine Spurhalteassistenz realisieren oder durchführen. Um währenddessen erkennen zu können, ob ein Fahrer (nicht dargestellt) einen Lenkeingriff am Lenkrad 12 durchführt, also das Fahrerassistenzsystem 15 überstimmen oder übersteuern möchte, kann an einem unteren oder lenkradfernen Ende des oberen Lenkstrangs 13 ein Drehmomentsensor oder Lenkmomentsensor 16 angeordnet sein, welcher ein vom oberen Lenkstrang 13 ausgehendes oder darin wirkendes oberes Drehmoment oder Fahrerlenkmoment 17 als ein Momentensignal 18 erfassen und signalisieren kann. Der Lenkmomentsensor 16 kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. Für den Fall, dass das Fahrerassistenzsystem 15 ein Level-2-Autonomie-Niveau aufweist, also eine Aktivität oder Übernahmebereitschaft des Fahrers überwacht werden soll, kann am Lenkrad 12 ein Berührungssensor 19 vorgesehen sein, welcher eine Berührung des Lenkrads 12 durch zumindest eine Hand des Fahrers erfassen kann und den Zustand der Berührung oder die Berührung als Berührsignal 20 signalisieren kann.
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Damit in dem Kraftfahrzeug 10 sichergestellt ist, dass das Momentensignal 18 und das Berührsignal 20 verlässlich sind oder die tatsächliche Situation im Kraftfahrzeug 10 signalisieren oder widergeben, kann in einem Steuergerät 21 des Kraftfahrzeugs 10 eine Prozessorschaltung 22 die Signale, das heißt das Momentensignal 18 und das Berührsignal 20 empfangen und mittels einer Inkonsistenzbedingung 23 überprüfen, ob zwischen einem Signalwert 24 des Momentensignals 18 und einem zum selben Messzeitpunkt oder in einem Zeitintervall in welchem auch der Messzeitpunkt des Signalwerts 24 liegt, gemessenen Signalwert 25 des Berührsignals 20 ein Widerspruch 26 vorhanden ist, wie er bereits beschrieben wurde. Ist die Inkonsistenzbedingung 23 erfüllt, ergeben also die Signalwerte 24, 25 eine Wertekombination 27, die inkonsistent oder unplausibel ist, so kann eine Sicherungsmaßnahme 28 ausgelöst werden. Beispielsweise kann als Sicherungsmaßnahme 28 ein Blockiersignal 29 an das Fahrerassistenzsystem 15 ausgegeben werden, damit das Fahrerassistenzsystem 15 nach einer vorbestimmten Sicherungsroutine deaktiviert wird, beispielsweise nach einer einmaligen Deaktivierung nicht mehr reaktiviert wird, und/oder dem Fahrer die Notwendigkeit eines Werkstattbesuchs signalisiert.
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2 veranschaulicht, wie zusätzlich zum Berührungssensor 19 auch mittels des Lenkmomentsensors 16 ein Fahrereingriff signalisiert oder erkannt werden kann. Über der Zeit t wird hierzu das Momentensignal 18 daraufhin überprüft, ob es oberhalb eines Schwellenwerts 30 liegt. Der Schwellenwert 30 muss aber berücksichtigen, dass aufgrund der mechanischen Lagerung des oberen Lenkstrangs 13 bereits ein lagerungsbedingter oder mechanisch bedingter Basisdrehmomentwert 31 wirkt. Da dieses aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht für jedes Kraftfahrzeug 10 gleich ist, muss ein Pufferwert 32 zu einem vermuteten Basisdrehmomentwert 31 hinzu addiert werden, um den Schwellenwert 30 zu erhalten. Dargestellt ist, wie in zwei Zeitfenstern 33 erkannt wird, dass das Fahrerlenkmoment 17 gemäß dem Momentensignal 18 oberhalb des Schwellenwerts 30 liegt und somit erfolgreich ein Fahrereingriff am Lenkrad 12 erkannt wird. Dargestellt ist auch, wie ein schwacher Lenkeingriff 34 nicht als solcher erkannt wird, da zwar der Fahrer das Lenkrad 12 leicht berührt, sodass sich das gemessene Drehmoment oder Fahrerlenkmoment 17 (D) oberhalb des Basisdrehmomentwerts 31 ergibt, aber der notwendige Pufferwert 32 verursacht, dass diese leichte Berührung des Lenkeingriffs 34 un-detektiert bleibt.
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Durch Plausibilisierung des gemessenen Drehmoments mit der Berührung des Lenkrads 12 auf der Grundlage der Inkonsistenzbedingung kann eine erhöhte Reibung im oberen Lenkstrang 13 während der Fahrt diagnostiziert werden. Wird häufig ein hohes Drehmoment gemessen, obwohl die kapazitive Sensormatte des Lenkrads 12 keine Berührung durch den Fahrer feststellt, ist entweder der Berührungssensor 19, also z. B. die Sensormatte, defekt oder die Reibung im oberen Lenkstrang 13 außerhalb der Toleranz, wie sie der Schwellenwert 30 zulässt.
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Durch diese Möglichkeit der Diagnose erhöhter Reibung ergeben sich mehr Freiheiten bei der Applikation der Schwellwerte, sodass bereits kleinere Lenkradbewegungen des Fahrers akzeptiert werden können und damit der Fahrer seltener fälschlicherweise gewarnt wird (erhöhter Komfort) ohne die zulassungsrelevante Regulierung, z.B. UN ECE R79, zu verletzen.
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Ferner wird durch die beschriebene Online-Diagnose fortlaufend sichergestellt, dass die zulassungsrelevanten Vorgaben stets eingehalten und eventuelle systematische Defekte detektiert werden.
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Zur technischen Umsetzung werden im Kraftfahrzeug 10 zwei unabhängige Sensoren eingesetzt, die die Lenkaktivität des Fahrers fortlaufend messen. Zum einen ist dies ein Lenkmomentsensor 16, der das vom Fahrer aufgebrachte Fahrerlenkmoment 17 misst. Zum anderen ist dies eine kapazitive Sensormatte im Lenkrad 12 (Kapazitives Lenkrad; KLR), die die Lenkradberührung des Fahrers erfasst, oder ein kamerabasierter Berührungssensor 19.
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Werden während der Fahrt häufig hohe Kräfte am Lenkmomentsensor 16 gemessen, obwohl die Sensormatte im Lenkrad 12 keine Berührung erkannt hat, dann ist entweder die Sensormatte defekt oder die Reibung im oberen Lenkstrang 13 außerhalb der Toleranz.
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Ferner ist es möglich, anstelle der kapazitiven Sensormatte ein geeignetes Kamerasystem im Innenraum zu betreiben, das eine Berührung des Lenkrads 12 z.B. als Fahrergeste erkennt.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein Verfahren zur Online-Diagnose von erhöhter Reibung im oberen Lenkstrang 13 und/oder eines defekten Berührungssensors 19 bereitgestellt werden kann.