DE102021207606A1 - Method for determining a relative air speed on a vehicle that can be operated with muscle power and/or engine power - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit an einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug (10), insbesondere einem Elektrofahrrad, umfassend die Schritte: Erfassen eines Absolutdrucks mittels eines Drucksensors (2), Ermitteln einer geodätischen Höhe des Fahrzeugs (10) basierend auf Ortsdaten eines Verortungssystems (6) des Fahrzeugs (10) und/oder basierend auf Bewegungsdaten des Fahrzeugs (10), wobei die Bewegungsdaten erste Sensordaten einer Inertialsensorik (7) des Fahrzeugs (10) und zweite Sensordaten eines Geschwindigkeitssensors (8) des Fahrzeugs (10) umfassen, Ermitteln eines statischen Drucks basierend auf der ermittelten geodätischen Höhe, und Ermitteln der Luft-Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf dem Absolutdruck und dem statischen Druck.The invention relates to a method for determining a relative air speed on a vehicle (10) that can be operated with muscle power and/or motor power, in particular an electric bicycle, comprising the steps of: detecting an absolute pressure using a pressure sensor (2), determining a geodetic height of the vehicle (10) based on location data of a positioning system (6) of the vehicle (10) and/or based on movement data of the vehicle (10), the movement data being first sensor data from an inertial sensor system (7) of the vehicle (10) and second sensor data from a speed sensor (8 ) of the vehicle (10), determining a static pressure based on the determined geodetic height, and determining the air speed relative to the vehicle (10) based on the absolute pressure and the static pressure.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer relativen Luft-Geschwindigkeit an einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems, und ein Sensorsystem.The present invention relates to a method for determining a relative air speed on a vehicle that can be operated with muscle power and/or engine power, a method for operating a sensor system, and a sensor system.
Bekannt sind Sensorsysteme für Zweiräder, wie beispielsweise Fahrräder, mittels welchen aktuelle Informationen über Geschwindigkeiten, Beschleunigung, Neigung oder dergleichen erfasst werden können. Weiterhin sind Sensorsysteme bekannt, mittels welchen eine Luftgeschwindigkeit, insbesondere in Form einer Fahrtwind-Geschwindigkeit, erfasst werden kann. Beispielsweise zeigt
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass ein besonders einfaches und kostengünstiges Sensorsystem verwendet werden kann, welches auch Luftgeschwindigkeiten ermitteln kann. Dies wird erreicht durch ein Verfahren zum Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit an einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, welches die folgenden Schritte umfasst:
- - Erfassen eines Absolutdrucks mittels eines Drucksensors,
- - Ermitteln einer geodätischen Höhe des Fahrzeugs,
- - Ermitteln eines statischen Drucks basierend auf der ermittelten geodätischen Höhe, und
- - Ermitteln der Luft-Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug basierend auf dem Absolutdruck und dem ermittelten statischen Druck.
- - detecting an absolute pressure by means of a pressure sensor,
- - determining a geodetic height of the vehicle,
- - determining a static pressure based on the determined geodetic height, and
- - Determination of the air speed relative to the vehicle based on the absolute pressure and the determined static pressure.
Das Ermitteln der geodätischen Höhe erfolgt dabei basierend auf Ortsdaten eines Verortungssystems des Fahrzeugs, beispielsweise basierend auf GPS-Daten. Hierdurch kann die geodätische Höhe direkt ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Ermitteln der geodätischen Höhe basierend auf Bewegungsdaten des Fahrzeugs, welche erste Sensordaten einer Inertialsensorik des Fahrzeugs und zweite Sensordaten eines Geschwindigkeitssensors des Fahrzeugs umfassen. Mit anderen Worten erfolgt in diesem Fall ein Abschätzen der aktuellen geodätischen Höhe basierend auf einer Bewegung des Fahrzeugs, vorzugsweise basierend auf einer Nachverfolgung der Bewegung.The determination of the geodetic height is based on location data of a vehicle's location system, for example based on GPS data. This allows the geodetic height to be determined directly. Alternatively or additionally, the geodetic height is determined based on movement data of the vehicle, which includes first sensor data of an inertial sensor system of the vehicle and second sensor data of a speed sensor of the vehicle. In other words, in this case the current geodetic height is estimated based on a movement of the vehicle, preferably based on tracking the movement.
Insbesondere wird als geodätischen Höhe eine Höhe des Fahrzeugs über dem Meeresspiegel, beispielsweise über Normalhöhennull angesehen.In particular, a height of the vehicle above sea level, for example above mean sea level, is regarded as the geodetic height.
Das Ermitteln des statischen Drucks basierend auf der ermittelten geodätischen Höhe erfolgt vorzugsweise mittels der barometrischen Höhenformel.The determination of the static pressure based on the determined geodetic height is preferably carried out using the barometric height formula.
Das Ermitteln der Luft-Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug und basierend auf dem Absolutdruck und dem berechneten statischen Druck erfolgt vorzugsweise analog einer Bestimmung einer Luftgeschwindigkeit basierend auf einer Prandtl-Sonde.The determination of the air speed relative to the vehicle and based on the absolute pressure and the calculated static pressure is preferably carried out analogously to a determination of an air speed based on a Prandtl probe.
Das Verfahren erlaubt somit insbesondere die Verwendung eines einzigen Drucksensors, mittels welchem der Absolutdruck erfasst wird. Der statische Druck wird dabei basierend auf weiterer am Fahrzeug vorhandener Sensorik, welche beispielsweise auch weitere Informationen über die Bewegung des Fahrzeugs bereitstellen kann, berechnet. Da nur ein einziger Drucksensor notwendig ist, kann bei einem Fahrrad besonders vorteilhaft eine leichtgewichtige und platzsparende Konfiguration eines entsprechenden Sensorsystems umgesetzt werden.The method thus allows in particular the use of a single pressure sensor, by means of which the absolute pressure is detected. The static pressure is calculated on the basis of additional sensors on the vehicle, which can also provide additional information about the movement of the vehicle, for example. Since only a single pressure sensor is necessary, a lightweight and space-saving configuration of a corresponding sensor system can be implemented particularly advantageously in a bicycle.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims relate to preferred developments of the invention.
Bevorzugt umfasst das Erfassen der Bewegungsdaten die folgenden Schritte:
- - Nachverfolgen jeweils eines zeitlichen Verlaufs einer Geschwindigkeit und einer Neigung des Fahrzeugs, und
- - Ermitteln von zurückgelegten Höhenmetern des Fahrzeugs basierend auf den nachverfolgten zeitlichen Verläufen von Geschwindigkeit und Neigung.
- - tracking a time course of a speed and an inclination of the vehicle, and
- - Determination of the altitude covered by the vehicle based on the tracked time courses of speed and incline.
Dadurch kann besonders einfach und genau die geodätische Höhe basierend auf den Bewegungsdaten des Fahrzeugs, und damit auch der statische Druck, ermittelt werden.As a result, the geodetic height based on the movement data of the vehicle, and thus also the static pressure, can be determined particularly easily and precisely.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt:
- - Kalibrieren des ermittelten statischen Drucks basierend auf dem mittels des Drucksensors erfassten Absolutdruck. Das heißt, der Absolutdruck dient als Basis, um Abweichungen bei der Berechnung des statischen Drucks zu vermeiden oder zu verringern. Beispielsweise können solche Abweichungen in Form einer Drift mit der Zeit vorliegen, wenn der statische Druck ausschließlich über z. B. Geschwindigkeit und Neigung des Fahrzeugs berechnet würde. Vorzugsweise erfolgt das Kalibrieren in regelmäßigen Zeitintervallen, beispielsweise alle fünf Minuten, um besonders genaue Werte für die Luftgeschwindigkeit ermitteln zu können.
- - Calibration of the determined static pressure based on the absolute pressure detected by the pressure sensor. That is, the absolute pressure serves as a basis to avoid or reduce deviations in the calculation of the static pressure. For example, such deviations in the form of a drift with the Time present when the static pressure is only about z. B. speed and inclination of the vehicle would be calculated. The calibration preferably takes place at regular time intervals, for example every five minutes, in order to be able to determine particularly precise values for the air speed.
Vorzugsweise erfolgt das Kalibrieren während eines Stillstands des Fahrzeugs. Der Stillstand wird dabei basierend auf den ersten Sensordaten der Inertialsensorik und/oder basierend auf den zweiten Sensordaten des Geschwindigkeitssensors erkannt. Mit anderen Worten erfolgt das Kalibrieren unter der Annahme, dass der statische Druck beim Stillstand dem Absolutdruck entspricht, da der Fahrtwind bzw. die relative Luft-Geschwindigkeit im Stillstand gleich Null ist, insbesondere sofern Windstille herrscht. Dadurch kann das Kalibrieren besonders einfach durchgeführt werden.The calibration preferably takes place while the vehicle is stationary. The standstill is detected based on the first sensor data from the inertial sensor system and/or based on the second sensor data from the speed sensor. In other words, the calibration is carried out under the assumption that the static pressure when stationary corresponds to the absolute pressure, since the headwind or the relative air speed when stationary is equal to zero, in particular if there is no wind. As a result, the calibration can be carried out particularly easily.
Weiter bevorzugt wird das Kalibrieren nach einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs mit einer Richtungsänderung von mindestens 90°, vorzugsweise mindestens 180°, durchgeführt. Die Kurvenfahrt mit der entsprechenden Richtungsänderung wird dabei basierend auf den ersten Sensordaten erkannt. Das Kalibrieren wird dabei basierend auf während der Kurvenfahrt aufgezeichneten Absolutdruck-Messwerten durchgeführt. Insbesondere wird das Kalibrieren basierend auf einem Mindestwert der aufgezeichneten Absolutdruck-Messwerte durchgeführt. Hierbei kann die Annahme zugrunde gelegt werden, dass Wind in der Regel böig ist, das heißt unterschiedliche Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen aufweist. Somit kann ebenfalls mittels des Drucksensors, der für den Absolutdruck vorgesehen ist, zusätzlich zu bestimmten Zeitpunkten der statische Druck ermittelt werden.More preferably, the calibration is carried out after the vehicle has cornered with a change in direction of at least 90°, preferably at least 180°. Cornering with the corresponding change of direction is recognized based on the first sensor data. The calibration is carried out based on absolute pressure measurements recorded during cornering. In particular, the calibration is performed based on a minimum of the recorded absolute pressure readings. This can be based on the assumption that the wind is usually gusty, ie has different wind speeds and wind directions. Thus, the static pressure can also be determined at specific points in time by means of the pressure sensor, which is provided for the absolute pressure.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems, insbesondere eines Sensorsystems eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise eines Elektrofahrrads, umfassend die Schritte:
- - Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit mittels des oben beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit, und
- - Anzeige der ermittelten Luft-Geschwindigkeit und/oder der über einen vorbestimmten Zeitraum aufgezeichneten Luft-Geschwindigkeit mittels einer Anzeigevorrichtung.
- - determining a relative air velocity using the method for determining a relative air velocity described above, and
- - Display of the determined air speed and/or the air speed recorded over a predetermined period of time by means of a display device.
Insbesondere bei einem Fahrzeug, welches zumindest teilweise mit Muskelkraft betrieben wird, kann der Fahrer des Fahrzeugs dabei Aufschluss über einen vorliegenden Fahrtwind erlangen, um beispielsweise seine Fahrweise oder Sitzposition optimieren zu können.Particularly in the case of a vehicle that is operated at least partially with muscle power, the driver of the vehicle can obtain information about the prevailing relative wind in order to be able to optimize his driving style or seating position, for example.
Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt:
- - Ermitteln eines Luft-Fahrtwiderstands basierend auf der ermittelten Luft-Geschwindigkeit und basierend auf den Bewegungsdaten.
- - Determination of an air resistance based on the determined air speed and based on the movement data.
Insbesondere kann hierbei basierend auf den Bewegungsdaten zunächst eine Ermittlung eines Gesamt-Fahrtwiderstands des Fahrzeugs erfolgen, wobei anschließend basierend auf der ermittelten Luft-Geschwindigkeit der auf der relativen Luftströmung basierende Anteil ermittelt werden kann.In particular, based on the movement data, a total driving resistance of the vehicle can first be determined, with the proportion based on the relative air flow then being able to be determined based on the determined air speed.
Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt, insbesondere wenn das Fahrzeug ein Elektrofahrrad ist:
- - Ermitteln einer verbleibenden Fahrt-Reichweite des Fahrzeugs basierend auf dem ermittelten Luft-Fahrtwiderstand. Durch Berücksichtigung des Luft-Fahrtwiderstands basierend auf der ermittelten relativen Luft-Geschwindigkeit kann die Fahrt-Reichweite des Fahrzeugs, welche beispielsweise mit der aktuellen verbleibenden Akkuladung zur Verfügung steht, besonders genau ermittelt werden.
- - Determining a remaining driving range of the vehicle based on the determined air driving resistance. By taking into account the air resistance based on the determined relative air speed, the driving range of the vehicle, which is available, for example, with the currently remaining battery charge, can be determined particularly precisely.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt:
- - Steuern einer Unterstützungsleistung einer Antriebseinheit des Fahrzeugs in Abhängigkeit des ermittelten Luft-Fahrtwiderstands. Besonders bevorzugt erfolgt das Steuern der Unterstützungsleistung zusätzlich in Abhängigkeit der ermittelten verbleibenden Fahrt-Reichweite. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden. Zudem kann ein besonders komfortabler Fahrbetrieb für den Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht werden, da beispielsweise bei höherem Gegenwind entsprechend eine höhere Unterstützungsleistung eingestellt werden kann.
- - Controlling a support power of a drive unit of the vehicle depending on the determined air resistance. In a particularly preferred manner, the assistance performance is additionally controlled as a function of the remaining driving range determined. A particularly efficient operation of the vehicle can thereby be made possible. In addition, a particularly comfortable driving operation for the driver of the vehicle can be made possible, since, for example, in the event of a stronger headwind, a correspondingly higher support performance can be set.
Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner die Schritte:
- - Ermitteln eines Gesamt-Fahrtwiderstands basierend auf den Bewegungsdaten, und
- - Erkennen eines Verschleißes und/oder eines Defekts eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs basierend auf dem Gesamt-Fahrtwiderstand und dem Luft-Fahrtwiderstand und den Bewegungsdaten. Das heißt, durch den ermittelten Widerstand, welcher aus der relativen Luftumströmung des Fahrzeugs resultiert, sowie aus dem Gesamt-Fahrtwiderstand, welcher bei der Fahrt des Fahrzeugs momentan vorliegt, und den aktuellen Bewegungsdaten, kann eine Diskrepanz zwischen den Widerständen, welche zu erwarten sind, abgeschätzt werden. Basierend darauf kann somit auf einfache Weise ein Verschleißzustand des Antriebsstrangs ermittelt werden, und/oder festgestellt werden, ob ein Defekt im Antriebsstrang vorliegt, welcher beispielsweise zu einem erhöhten Antriebswiderstand führt.
- - Determination of a total driving resistance based on the movement data, and
- - Recognition of wear and/or a defect in a drive train of the vehicle based on the total driving resistance and the air driving resistance and the movement data. That is, by the determined resistance, which results from the relative air flow around the vehicle, as well as from the total driving resistance, which is currently present when the vehicle is driving, and the current movement data, a discrepancy between the resistances that are to be expected can be estimated. Based on this, a state of wear of the drive train can be determined in a simple manner and/or it can be determined whether there is a defect in the drive train, which leads to increased drive resistance, for example.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Sensorsystem eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise eines Elektrofahrrads, umfassend einen Drucksensor, ein Verortungssystem, beispielsweise ein GPS-System, eine Inertialsensorik, einen Geschwindigkeitssensor, und eine Steuervorrichtung. Der Drucksensor ist dabei eingerichtet, einen Absolutdruck zu erfassen. Zudem ist die Steuervorrichtung eingerichtet, das beschriebene Verfahren zum Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit und/oder das beschriebene Verfahren zum Betreiben des Sensorsystems durchzuführen. Das Sensorsystem zeichnet sich dabei durch besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau mit wenigen Teilen aus, wobei das Sensorsystem über einen großen Funktionsumfang verfügt. Zudem kann das Sensorsystem besonders leichtgewichtig und platzsparend ausgebildet werden.Furthermore, the invention relates to a sensor system of a vehicle that can be operated with muscle power and/or motor power, preferably an electric bicycle, comprising a pressure sensor, a location system, for example a GPS system, an inertial sensor system, a speed sensor, and a control device. The pressure sensor is set up to detect an absolute pressure. In addition, the control device is set up to carry out the described method for determining a relative air speed and/or the described method for operating the sensor system. The sensor system is characterized by a particularly simple and cost-effective design with few parts, with the sensor system having a large range of functions. In addition, the sensor system can be designed to be particularly lightweight and space-saving.
Bevorzugt umfasst das Sensorsystem ferner ein Gehäusebauteil, welches eine Drucköffnung aufweist. Der Drucksensor steht dabei in Fluidverbindung mit der Drucköffnung, wobei die Drucköffnung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist. Dadurch kann bei einer Fahrt des Fahrzeugs auf einfache Weise der Absolutdruck, also insbesondere eine Summe aus statischem Druck und Staudruck, ermittelt werden.The sensor system preferably also includes a housing component which has a pressure opening. The pressure sensor is in fluid communication with the pressure opening, the pressure opening being aligned in the direction of travel of the vehicle. As a result, when the vehicle is traveling, the absolute pressure, ie in particular a sum of static pressure and dynamic pressure, can be determined in a simple manner.
Besonders bevorzugt ist das Gehäusebauteil zumindest ein Teilbereich eines Bordcomputers und/oder eines Rahmenbauteils und/oder eines Batteriegehäuses und/oder eines Motorgehäuses des Fahrzeugs. Das heißt, die Drucköffnung kann an verschiedensten Positionen und/oder Komponenten des Fahrzeugs ausgebildet sein. Dadurch kann eine besonders einfache, platzsparende und kostengünstige Konstruktion des Sensorsystems erreicht werden.The housing component is particularly preferably at least a partial area of an on-board computer and/or a frame component and/or a battery housing and/or an engine housing of the vehicle. That is, the pressure opening can be formed at a wide variety of positions and/or components of the vehicle. As a result, a particularly simple, space-saving and cost-effective construction of the sensor system can be achieved.
Vorzugsweise umfasst das Sensorsystem ferner eine Anzeigevorrichtung, welche eingerichtet ist, die ermittelte Luft-Geschwindigkeit anzuzeigen. Insbesondere können mit der Anzeigevorrichtung auch weitere Informationen, wie beispielsweise die Bewegungsdaten, angezeigt werden.The sensor system preferably also includes a display device which is set up to display the determined air speed. In particular, further information, such as the movement data, can also be displayed with the display device.
Figurenlistecharacter list
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
-
1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Elektrofahrrads mit einem Sensorsystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
2 eine Detailansicht des Sensorsystems der1 .
-
1 a simplified schematic view of an electric bicycle with a sensor system according to a preferred embodiment of the invention, and -
2 a detailed view of thesensor system 1 .
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred Embodiments of the Invention
Das Fahrzeug 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektrofahrrad ausgebildet, welches eine Antriebseinheit 14 zur Unterstützung einer Tretkraft eines Fahrers aufweist. Die Antriebseinheit 14 wird von einem elektrischen Energiespeicher 12 mit elektrischer Energie versorgt.In the exemplary embodiment shown, the
Das Sensorsystem 20 umfasst einen Geschwindigkeitssensor 8, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehgeschwindigkeit eines Vorderrades erfasst und basierend darauf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 ermittelt.The
Zudem umfasst das Sensorsystem 20 (vgl.
Der Bordcomputer weist ein Gehäusebauteil 9 auf, welches eine Drucköffnung 15 umfasst. Die Drucköffnung 15 ist in Fahrtrichtung 100 des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Im Detail ist die Drucköffnung 15 so ausgerichtet, dass eine Querschnittsfläche der Drucköffnung 15 senkrecht zur Fahrtrichtung 100 angeordnet ist.The on-board computer has a
Die Drucköffnung 15 steht in Fluidverbindung mit dem Drucksensor 2. Mittels des Drucksensors 2 kann somit ein Absolutdruck erfasst werden. Dieser Absolutdruck entspricht einer Summe aus statischem Druck und einem Staudruck einer Luftströmung 5 parallel zur Fahrtrichtung 100 und in entgegengesetzter Richtung der Fahrtrichtung 100. Die Luftströmung 5 entspricht somit einem Fahrtwind bzw. einer relativen Luftströmung zum Fahrzeug 10 bei einer Fahrt des Fahrzeugs 10.The
Mittels der Steuervorrichtung 4 kann ein Verfahren zum Ermitteln einer relativen Luft-Geschwindigkeit an dem Fahrzeug 10 durchgeführt werden. Die relative Luft-Geschwindigkeit wird hierfür basierend auf dem Absolutdruck, welche mittels des Drucksensors 2 direkt erfasst wird, und basierend auf einem statischen Druck berechnet.A method for determining a relative air speed on
Der statische Druck wird dabei mittels der Steuervorrichtung 4 basierend auf Daten der weiteren Sensorik berechnet. Im Detail wird hierbei eine momentane geodätische Höhe des Fahrzeugs 10 ermittelt und basierend auf dieser geodätischen Höhe mittels der barometrischen Höhenformel der momentane statische Druck berechnet. Anhand Absolutdruck und statischem Druck kann dabei, wie bei einer Prandtl-Sonde, eine Geschwindigkeit der Luftströmung 5 bestimmt werden. Insbesondere wird dabei durch Subtraktion der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit von der so ermittelten Geschwindigkeit die Luft-Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug 10 ermittelt.The static pressure is calculated by the
Die geodätische Höhe kann dabei basierend auf Ortsdaten, welche mittels des Verortungssystem 6 erfasst werden, direkt ermittelt werden. Vorzugsweise kann die Ermittlung der geodätischen Höhe in diesem Fall in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen.In this case, the geodetic height can be determined directly based on location data which are recorded by means of the
Alternativ oder zusätzlich kann die geodätische Höhe basierend auf Bewegungsdaten des Fahrzeugs 10 ermittelt werden. Die Bewegungsdaten umfassen dabei erste Sensordaten der Inertialsensorik 7 und zweite Sensordaten des Geschwindigkeitssensors 8.Alternatively or additionally, the geodetic height can be determined based on movement data of the
Vorzugsweise werden als erste Sensordaten zumindest eine Neigung und als zweite Sensordaten eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 erfasst. Im Detail werden Neigung und Geschwindigkeit hierbei kontinuierlich nachverfolgt.Preferably, at least an inclination is recorded as the first sensor data and a speed of the
Bei der Ermittlung der geodätischen Höhe basierend auf den Bewegungsdaten erfolgt eine Ermittlung von zurückgelegten Höhenmetern des Fahrzeugs 10 basierend auf den nachverfolgten zeitlichen Verläufen von Geschwindigkeit und Neigung.When determining the geodetic height based on the movement data, the height meters covered by the
Da die basierend auf Neigung und Geschwindigkeit ermittelten zurückgelegten Höhenmeter mit der Zeit einer Drift unterliegen können, erfolgt zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise in regelmäßigen Abständen und/oder wenn ein vordefinierter Zustand vorliegt, ein Kalibrieren des ermittelten statischen Drucks basierend auf dem mittels des Drucksensors 2 erfassten Absolutdruck.Since the altitude meters covered, which are determined based on inclination and speed, can be subject to a drift over time, the determined static pressure is calibrated at specified times, for example at regular intervals and/or if a predefined state is present, based on the
In einer ersten Ausführung erfolgt das Kalibrieren bei einem Stillstand des Fahrzeugs 10, wobei der Stillstand des Fahrzeugs 10 anhand der Bewegungsdaten erkannt wird. Insbesondere wird hierbei während des Stillstands für zumindest eine vordefinierte Zeitspanne der Absolutdruck ermittelt.In a first embodiment, the calibration takes place when the
Zum Kalibrieren des statischen Drucks wird hierbei vorzugsweise der Mindestwert des Absolutdruck während der vordefinierten Zeitspanne verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Einfluss von Wind minimal ist. Alternativ kann zum Kalibrieren der Absolutdruck direkt verwendet werden, wenn dieser für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise von mehreren Sekunden, konstant ist. In diesem Fall kann beispielsweise angenommen werden, dass kein Wind vorliegt.In this case, the minimum value of the absolute pressure during the predefined time period is preferably used to calibrate the static pressure. This ensures that the influence of wind is minimal. Alternatively, the absolute pressure can be used directly for calibration if this is constant for a specific period of time, for example several seconds. In this case, it can be assumed, for example, that there is no wind.
Alternativ oder zusätzlich zum Kalibrieren während des Stillstands kann das Kalibrieren während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 erfolgen. Eine Kurvenfahrt, bei welcher das Fahrzeug 10 eine Richtungsänderung von mindestens 180° durchführt, kann dabei anhand der Bewegungsdaten erkannt werden. Das Kalibrieren wird dabei basierend auf während der Kurvenfahrt aufgezeichneten Absolutdruck-Messwerten durchgeführt, wobei vorzugsweise ein Mindestwert des Absolutdruck zum Kalibrieren des statischen Drucks verwendet wird.As an alternative or in addition to the calibration while the vehicle is stationary, the calibration can take place while the
Die ermittelte Luft-Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug 10 kann dabei auf verschiedene Weise verwendet werden. Beispielsweise kann die aktuelle Luft-Geschwindigkeit und bevorzugt zusätzlich die über einen bestimmten Zeitraum aufgezeichnete Luft-Geschwindigkeit mittels der Anzeigevorrichtung 20 angezeigt werden.The determined air speed relative to the
Weiterhin kann die Steuervorrichtung 4 unterschiedliche Fahrtwiderstände, welche während der Fahrt des Fahrzeugs 10 auftreten, ermitteln. Insbesondere wird hierbei ein Luft-Fahrtwiderstand des Fahrzeugs 10 basierend auf der Luft-Geschwindigkeit und basierend auf den Bewegungsdaten ermittelt. Durch Zusammenschau mit einem Gesamt-Fahrtwiderstand des Fahrzeugs 10, welcher basierend auf den Bewegungsdaten ermittelt wird, kann beispielsweise ein hoher Verschleiß oder ein Defekt eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 10 erkannt werden. Weiterhin kann der ermittelte Luft-Fahrtwiderstand verwendet werden, um eine verbleibende Fahrt-Reichweite des Fahrzeugs 10 genauer zu ermitteln. Basierend hierauf kann weiterhin eine Unterstützungsleistung der Antriebseinheit 14 des Fahrzeugs 10 gesteuert werden.Furthermore, the
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021207606.8A Pending DE102021207606A1 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Method for determining a relative air speed on a vehicle that can be operated with muscle power and/or engine power |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE102021207606A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040024500A1 (en) | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Campbell Charles R. | Method for estimating wind |
DE102010021999A1 (en) | 2010-05-29 | 2011-12-01 | Gunther Neumann | Method for measuring speed of cyclist against air, involves forwarding measured values together with measured values of speed, path and inclination to bicycle computer for analysis |
DE102016106703A1 (en) | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Ford Global Technologies, Llc | Electric bicycle engine using a detected airspeed |
-
2021
- 2021-07-16 DE DE102021207606.8A patent/DE102021207606A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040024500A1 (en) | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Campbell Charles R. | Method for estimating wind |
DE102010021999A1 (en) | 2010-05-29 | 2011-12-01 | Gunther Neumann | Method for measuring speed of cyclist against air, involves forwarding measured values together with measured values of speed, path and inclination to bicycle computer for analysis |
DE102016106703A1 (en) | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Ford Global Technologies, Llc | Electric bicycle engine using a detected airspeed |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CHO, Am, et al. Wind estimation and airspeed calibration using a UAV with a single-antenna GPS receiver and pitot tube. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2011, 47. Jg., Nr. 1, S. 109-117. |
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