DE10115808A1

DE10115808A1 - Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10115808A1
Application number: DE2001115808
Authority: DE
Inventors: Frank Bilz; Peter Lehnert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren in einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie (1) mit einer Vorderachse (2) und einer Hinterachse (3), die federnd mit der Fahrzeugkarosserie (1) verbunden sind, und wenigstens einem Aktuator (7) für die Nachführung von Verstellgrößen in dem Fahrzeug. DOLLAR A Für die zuverlässige dynamische Bestimmung der Lage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die Fahrbahn (genauer: das mittlere Fahrbahnniveau) ist das Verfahren gekennzeichnet durch Ermitteln wenigstens eines statistischen Parameters (p¶1¶, p¶2¶...) in dem Ausgangssignal eines Vorderachsenhöhenstandssensors (9) und/oder dem Ausgangssignal eines Hinterachsenhöhenstandssensors (10) und Ansteuern wenigstens eines Aktuators (7) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen statistischen Parameter (p¶1¶, p¶2¶...) und von wenigstens einer erfassten Fahrgröße (v, a, r).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Höhenstandssensoren im Fahrzeug messen den Abstand zwischen Karosserie und Achse. Systeme wie z. B. die dynamische Leuchtweitenregelung nach DE 199 47 408 benutzen diese Informationen, um auf die Lage der Karosserie in Bezug auf die Fahrbahn zu schließen. So wird bei der dynamischen Leuchtweitenregelung aus den beiden Höhenständen der Vorder- und Hinterachse unter Berücksichtigung des Radstandes, d. h. des Abstandes zwischen Vorder- und Hinterachse, der Nickwinkel der Karosserie in bezug auf die Fahrbahn und auf die Höhe des Scheinwerfers über der Fahrbahn bestimmt.

Aus DE 100 06 666 ist eine automatische Leuchtweitenreguliervorrichtung bekannt, bei der u. a. eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Aktuators eines Fahrzeugscheinwerfers, eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinrichtung zum Feststellen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und eine Neigungswinkel- Detektionseinrichtung zum Feststellen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Steuereinrichtung steuert den Antrieb des Aktuators basierend auf Neigungswinkel-Daten, so dass die optische Achse des wenigstens einen Scheinwerfers in einem bestimmten gekippten Status relativ zur Oberfläche der Straße bleibt, wobei die Steuereinrichtung basierend auf Abgaben von den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren beurteilt, ob das Fahrzeug anhält oder losfährt.

Ein anderer Ansatz zur Bestimmung der Neigung der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die Fahrbahn ist von T. Bertram et al. in VDI Berichte 1547 unter dem Titel "Entwicklung einer dynamischen Leuchtweitenregelung mit einem komplexen, dreidimensionalen Fahrzeugmodell" veröffentlicht worden. Der Ansatz beruht auf der Berechnung eines Fahrzeugmodells für eine Prädiktion der Karosserie- Bewegung. Diese Berechnung erfolgt in Echtzeit und erfordert daher erhebliche Rechenleistung.

Das Problem bei den Höhenstandssensoren nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die Berechnung von Größen bezogen auf die Fahrbahn aus den Signalen der Höhenstandssensoren nur dann korrekt ist, wenn es sich um eine ebene Fahrbahn handelt. Bei Schlechtwegstrecken (Querrinnen, Bodenwellen, Kanten, Schlaglöchern, etc.) versagt die Bestimmung des Karosserienickwinkels und liefert fehlerhafte Informationen. So federt bei einem Bremsmanöver auf ebener Fahrbahn die Vorderachse ein, d. h. die Karosserie neigt sich vorne nach unten. Auch eine Bodenwelle, die mit dem Vorderrad überfahren wird, bewirkt ein Einfedern der Vorderachse. Aber bei dem Überfahren einer Bodenwelle kommt es anders als beim Bremsmanöver nicht zu einer Neigung der Karosserie in Bezug auf die Fahrbahn.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für die zuverlässige dynamische Bestimmung der Lage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die Fahrbahn (genauer: das mittlere Fahrbahnniveau) anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren miteinander zu korrelieren und auf ihre Plausibilität zu prüfen, bevor sie zur Bestimmung der relativen Lage (Neigung) der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf das mittlere Fahrbahnniveau und damit für die Nachführung von Aktuatoren beispielsweise für die Leuchtweitenregelung herangezogen werden. Dazu werden die Informationen der Höhenstandssensoren ständig geprüft, um das Verhalten der dynamischen Leuchtweitenregelung zu verbessern. Die Prüfung umfasst:

a) den Vergleich der Höhenstandsinformationen mit Sekundärsignalen (Geschwindigkeitssignal, Stellung des Bremslichtschalters, Beschleunigung, etc.) zur Plausibilitätsprüfung,
b) das direkte Auswerten des Signalverlaufs der Höhenstandssensoren zur Charakterisierung der aktuellen Schlechtwegsituation.

Beim Vergleich der Höhenstandsinformationen mit Sekundärsignalen haben Untersuchungen gezeigt, dass ein Ausgleichen der Leuchtweite beim Bremsen bei hohen Geschwindigkeiten dringlicher ist (der längere Bremsweg erfordert eine höhere Sichtweite). Andererseits sind Nickbewegungen der Karosserie nach oben, verursacht durch Beschleunigung, vor allem bei geringen Geschwindigkeiten oder aus dem Stand des Fahrzeugs besonders markant, da in niedrigen Gängen größere Momente auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt werden können. Das Verhalten der dynamischen Leuchtweitenregelung wird deshalb geschwindigkeitsabhängig ausgelegt. Der Einfluss der Geschwindigkeit auf das Systemverhalten ist stetig, d. h. es gibt keine Schwellenwerte, bei denen sprunghafte Änderungen auftreten.

Die Betätigung des Bremslichtschalters sowie die am Fahrzeug ermittelte Verzögerung werden zur Plausibilitätsprüfung herangezogen. Ein Nicken der Karosserie infolge einer Bremsung liegt nur dann vor, wenn gleichzeitig zur Detektion des Einfederns der Vorderachse auch eine Betätigung des Bremslichtschalters vorliegt und sich eine entsprechende Verzögerung einstellt.

Ebenso liegt ein Anheben der Karosseriefront infolge eines Beschleunigungsmanövers nur dann vor, wenn gleichzeitig zur Detektion des Ausfederns der Vorderachse auch eine Nicht-Betätigung des Bremslichtschalters vorliegt und sich eine entsprechende Beschleunigung einstellt.

Das direkte Auswerten des Signalverlaufs der Höhenstandssensoren zur Charakterisierung der aktuellen Schlechtwegsituation beinhaltet eine Signalanalyse. Mehrere aus den Signalen gewonnene Charakteristika liefern in Kombination eine Aussage über die aktuelle Schlechtwegsituation. Je ausgeprägter diese Größe (Schlechtwegsituation) ist, desto geringer ist die dynamische Nachführung bezogen auf die Eingangsgröße.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren in einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie mit einer Vorderachse und einer Hinterachse, die federnd mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und wenigstens einem Aktuator für die Nachführung von Verstellgrößen in dem Fahrzeug, das die Schritte umfasst: Erfassen des Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Vorderachse durch wenigstens einen Vorderachsenhöhenstandssensor und Erzeugen eines Vorderachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Vorderachse, Erfassen des Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Hinterachse durch wenigstens einen Hinterachsenhöhenstandssensor und Erzeugen eines Hinterachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Hinterachse, Bestimmen des Nickwinkels der Fahrzeugkarosserie in bezug auf die Fahrbahn in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Vorderachsenhöhenstandssensors und des Hinterachsenhöhenstandssensors und des Abstandes zwischen der Vorderachse und der Hinterachse, Ansteuern des wenigstens einen Aktuators mit einer Steuergröße, die von dem Nickwinkel des Fahrzeugs abhängt, Erfassen wenigstens einer Fahrgröße durch wenigstens einen Fahrsensor, ist gekennzeichnet durch die Schritte Ermitteln wenigstens eines statistischen Parameters in dem Ausgangssignal des Vorderachsenhöhenstandssensors und/oder dem Ausgangssignal des Hinterachsenhöhenstandssensors und Ansteuern des wenigstens einen Aktuators in Abhängigkeit von dem Welligkeitswert und von der wenigstens einen erfassten Fahrgröße. Der statistische Parameter entspricht dabei im wesentlichen der Welligkeit der Fahrbahn.

Der statistische Parameter wird vorzugsweise über die Anzahl der Vorzeichenwechsel in einem vorgegebenen Zeitintervall, den zurückgelegten Höhenweg in einem vorgegebenen Zeitintervall, oder die Parameter einer Regressionskurve durch die Höhenstandssignale des Vorderachsenhöhenstandssensors in einem vorgegebenen Zeitintervall ermittelt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der statistische Parameter die Streuung der Messwerte in einem vorgegebenen Zeitintervall, und die dynamische Nachführung bezogen auf die Eingangsgröße ist umso geringer, je ausgeprägter die Schlechtwegsituation ist. Dazu wird in Abhängigkeit von der Welligkeit ein Wichtungsfaktor bestimmt, mit dem die Fahrgröße beim Ansteuern des wenigstens einen Aktuators gewichtet wird.

Als Fahrgröße wird insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremsbetätigung oder die Fahrpedalbetätigung erfasst.

Der wenigstens eine Aktuator ist insbesondere ein Aktuator für Leuchtweiteregulierung oder für die Dämpfung eines Fahrwerkes des Fahrzeugs.

Es ist ein Vorteil des Verfahrens, dass es sich ohne zusätzliche Sensoren und Steuergeräten zu den bereits vorhandenen implementieren lässt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug auf ebener Fahrbahn nach dem Stand der Technik.

Fig. 2A zeigt das Fahrzeug nach Fig. 1 bei einer Fahrbahnunebenheit, Fig. 2B zeigt die entsprechenden tatsächlichen und erwarteten Höhenstandssignale.

Fig. 3 zeigt das Fahrzeug nach Fig. 1 bei einer Schlechtwegstrecke.

Fig. 4A und 4B zeigen die bei einer Schlechtwegstrecke aufgenommenen Höhenstandssignale bei einem Beschleunigungsvorgang und einem Bremsvorgang.

Fig. 5A und 5B zeigen den Wichtungsfaktor für das Steuersignal bei mehreren statistischen Parametern für einen Beschleunigungsvorgang und einen Bremsvorgang.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren wird anhand Fig. 1 erläutert. Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie 1, in der federnd eine Vorderachse 2 und eine Hinterachse 3 aufgehängt sind. An der Hinterachse 3 befinden sich beispielsweise die Räder des Fahrzeugs, über die die Antriebskraft des Motors in dem Fahrzeug auf die Fahrbahn 4 übertragen wird. An der Vorderachse 2 befinden sich die Räder, über die das Fahrzeug in die gewünschte Fahrrichtung gelenkt wird.

Das Fahrzeug nach Fig. 1 umfasst einen Scheinwerfer 5 für die Ausleuchtung der Fahrbahn bei Dunkelheit. Das Licht des Abblendscheinwerfers wird in einem Lichtkegel 6 abgestrahlt, der in einem Winkel und einem Abstand von dem Fahrzeug auf die Fahrbahn treffen muss, die beide gesetzlich vorgeschrieben sind. Insbesondere soll verhindert werden, dass entgegenkommende Fahrzeuge geblendet werden, wenn das dargestellte Fahrzeug stark beladen ist. Zu einer Blendung entgegenkommender Fahrzeuge kann es aber auch dann kommen, wenn das Fahrzeug anfährt und sich die Karosserie 1 beim Beschleunigen neigt, so dass der Abstand der Karosserie 1 von der Hinterachse 3 kleiner als der Abstand der Karosserie 1 von der Vorderachse 2 ist. Analog neigt sich die Karosserie 1 nach vorne (der Abstand der Karosserie 1 von der Vorderachse 2 wird kleiner als der Abstand der Karosserie 1 von der Hinterachse 3), wenn das Fahrzeug stark abgebremst wird. Dadurch wird die von dem Scheinwerfer 5 ausgeleuchtete Strecke auf der Fahrbahn 4 und damit das Sichtfeld des Fahrers verkürzt.

Um die Leuchtweite sowohl bei Beladung als auch beim Anfahren oder Abbremsen auf die optimale Ausleuchtung der Fahrbahn 4 einzustellen, ist in dem Fahrzeug nach Fig. 1 wenigstens ein Aktuator 7 für die Nachführung des Scheinwerfers 5 in dem Fahrzeug vorgesehen. Der Aktuator 7 wird über ein Steuergerät 8 mit einer Steuergröße s in Abhängigkeit von dem Abstand der Karosserie 1 von der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 sowie in Abhängigkeit von weiteren Fahrgrößen angesteuert. Der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 1 und der Vorderachse 2 wird durch wenigstens einen Vorderachsenhöhenstandssensor 9 erfasst, der ein Vorderachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Vorderachse ausgibt. Der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 1 und der Hinterachse 3 wird durch wenigstens einen Hinterachsenhöhenstandssensor 10 erfasst, der ein Hinterachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Hinterachse ausgibt. Aus diesen beiden Signalen wird der Nickwinkel der Fahrzeugkarosserie 1 in bezug auf die Fahrbahn 4 ermittelt. In Abhängigkeit von dem ermittelten Nickwinkel des Fahrzeugs wird der Aktuator 7 mit der Steuergröße s, die von dem Nickwinkel des Fahrzeugs abhängt, angesteuert.

Es ist bekannt, über das genannte Hinterachsenhöhenstandssensorausgangssignal und Vorderachsenhöhenstandssensorausgangssignal hinaus weitere Fahrgrößen durch wenigstens einen Fahrsensor 11 zu erfassen und sie bei der Ansteuerung des Aktuators 7 zu berücksichtigen. Beim Stand der Technik wird insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit v als weitere Fahrgröße erfasst.

Die Ansteuerung des Aktuators 7 versagt jedoch bei Schlechtwegstrecken (Querrinnen, Bodenwellen, Kanten, Schlaglöchern, etc.), wenn nur die bisher genannten Eingangsgrößen, nämlich Vorderachsensensorausgangssignal, Hinterachsensensorausgangssignal und Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden. Beim Überfahren einer Bodenschwelle mit den Vorderrädern ergibt sich ein Signalverlauf, der als Bremsmanöver gedeutet werden kann und damit irrtümlich zu einer Anhebung der Leuchtweite führen kann. Dies wird im folgenden anhand von Fig. 2A und 2B erläutert. In Fig. 2A ist das Fahrzeug nach Fig. 1 dargestellt, in Fig. 1 bereits beschriebene Elemente sind in Fig. 2A mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Der zeitliche Signalverlauf beim Überfahren der Kante bzw. Bodenwelle ist in Fig. 2B gezeigt.

In Fig. 2A fährt das Fahrzeug über eine Bodenwelle 12. Die Bodenwelle 12 bewirkt ein Einfedern der Vorderachse 2. Der "Nickwinkel" der Karosserie 1, der aus dem Signal des Vorderachsenhöhenstandssensors 9 errechnet wird, ist als strichpunktierte Linie 13 in Fig. 2B gezeigt. Wie aus Fig. 2B ersichtlich wird aus der Verkleinerung des Abstandes der Vorderachse 2 von der Karosserie 1 beim Fahren auf die Bodenwelle 12 geschlossen, dass sich die Karosserie 1 in kurzer Zeit stark geneigt hat. (Zum Vergleich ist das Vorderrad gestrichelt in Normalstellung gezeigt.) Demnach wäre eine schnelle und große Änderung der Leuchtweite erforderlich. Der derart nachgeführte Lichtkegel 14 ist gestrichelt gezeigt. Dass diese Nachführung jedoch zu einem unerwünschten Ergebnis führen kann, wird im folgenden erläutert.

Wenn die Bodewelle 12 ausreichend klein ist und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs genügend groß ist, wird die Karosserie 1 aufgrund ihrer Trägheit beim Überfahren der Bodenwelle 12 gar nicht in eine geneigte Stellung in Bezug auf die Fahrbahn 4 gebracht. Die Vorderachse 2 wird durch die Bodenwelle 12 nach oben gedrückt. Mit einer gewissen Verzögerung wird diese Bewegung über die Federung auf die Karosserie 1 übertragen. Befindet sich jedoch die Achse nach kurzer Zeit bereits wieder in einer Abwärtsbewegung (das Fahrzeug hat die abfallende Flanke der Bodenwelle erreicht), so entspannt sich die Federung über die Abwärtsbewegung der Vorderachse 2, und die vorangehende Aufwärtsbewegung der Vorderachse 2 wird nicht mehr auf die Karosserie 1 übertragen, die Karosserie 1 bleibt in wagerechter Stellung. Das gleiche gilt für die Hinterachse 3.

Ist die Bodenwelle 12 dagegen größer und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht zu hoch, so kommt es zu einer Nickbewegung des Fahrzeugs, die in Fig. 2B mit der durchgezogenen Linie 13' dargestellt ist: durch die schnelle Bewegung der Vorderachse 2 erhält die Karosserie 1 einen Stoß nach oben, dem die Karosserie 1 bereits folgt, wenn die Vorderachse 2 wieder eine Abwärtsbewegung (auf der abfallenden Flanke der Bodenwelle 12) macht: das Fahrzeug wird durch die Bodenwelle 12 quasi in die Höhe katapultiert. In diesem Fall verläuft die tatsächliche Nickbewegung 13' der Karosserie 1 am Anfang genau entgegengesetzt zu der Bewegung 13, die aufgrund des Ausgangssignals des Vorderachsensensors 9 erwartet wird. D. h. der aus den Höhenständen berechnete Nickwinkel liefert entgegengesetzte Informationen zu dem tatsächlichen Nickwinkel über der Straße. Die irrtümliche Anhebung der Leuchtweite und das aus der Kante zusätzliche resultierende Anheben der Karosserie würde zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.

Eine (nicht dargestellte) Querrinne führt zu einem ähnlichen Fehlverhalten wie die Bodenwelle 12. Es ergibt sich beim Durchfahren der Querrinne analog ein Signalverlauf, der zu dem Signalverlauf 13 in Fig. 2B an der Abszisse gespiegelt ist. Das Ausfedern an der Vorderachse beim Überfahren der Querrinne wird als Beschleunigungsmanöver missinterpretiert und führt dann zu einem unerwünschten Absenken der Leuchtweite, obwohl keine Anhebung der Karosserie 1 vorliegt.

Um derartige Fehlinterpretationen der Sensorausgangssignale auszuschließen, die bei den Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der Technik möglich sind, werden die für die Ansteuerung der Aktuatoren herangezogenen Signale und Fahrgrößen zunächst statistisch analysiert und in Abhängigkeit von ihrer "Plausibilität" oder "Brauchbarkeit" bei der Ermittlung der Steuergröße s für die Ansteuerung des Aktuators gewichtet, bevor sie für die Nachführung des Aktuators verwendet werden. Mit anderen Worten, es wird der Wert p₁, p₂, . . . wenigstens eines statistischen Parameters in dem Ausgangssignal des Vorderachsenhöhenstandssensors 9 und/oder dem Ausgangssignal des Hinterachsenhöhenstandssensors 10 ermittelt, um die Zuverlässigkeit der Sensorsignale abschätzen zu können. Die Ansteuerung des Aktuators 7 erfolgt dann in Abhängigkeit von dem wenigstens einen statistischen Parameter p₁, p₂, . . . und von der wenigstens einen erfassten Fahrgröße.

Der statistische Parameter entspricht vorzugsweise einem Welligkeitswert, der ein Maß für die Ebenheit der Fahrbahn 4 ist. Als Welligkeitswert kann die Varianz σ der Sensorausgangssignalen dienen. Die Situation eines Fahrzeugs auf einer rauen oder schlechten Wegstrecke ist in Fig. 3 dargestellt, die entsprechenden Ausgangssignale des Vorderachsenhöhenstandssensors 9 sind in Fig. 4A und 4B dargestellt.

In Fig. 3 ist das Fahrzeug auf einer schlechten Wegstrecke 15 gezeigt. (Bereits vorher beschriebene Elemente sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet und werden nicht nochmals erläutert.) Die Räder sind in ausgelenkter Stellung und zum Vergleich gestrichelt in ihrer Normalstellung gezeigt. Aufgrund der Aufundabbewegung der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 müsste das Steuergerät 8 ständig Korrektursignale s an den Aktuator 7 ausgeben, um den Scheinwerfer 5 zur Kompensation der "Nickbewegung" der Karosserie 1 nachzuführen, die nicht tatsächlich erfolgt, sondern nur aus den Ausgangssignalen der Achsensensoren 9 und 10 abgeleitet wird. Die sich aufgrund einer solchen - unerwünschten - Nachführung ergebenden Lichtkegel 6 (Normalstellung, durchgezogene Linie), 14 (Nachführung bei Einknicken der Hinterachse 3, gestrichelte Linie) und 16 (Nachführung bei Einknicken der Vorderachse 2, strichpunktierte Linie). Mit anderen Worten, beim Befahren einer unebenen Fahrbahn ergibt sich aus den ständigen Änderungen der Höhenstandsignale ein Signalverlauf, der scheinbar ständig zwischen Beschleunigen und Bremsen des Fahrzeugs wechselt und so eine permanente Änderung der Leuchtweite zur Folge hat. Es ergibt sich eine unruhiger Lichteindruck, da unerwünschte Leuchtweitenänderungen die Folge sind und ständig die Leuchtweite angehoben und abgesenkt wird.

Die Signale der Höhenstandssensoren 9 und 10 sind in Fig. 4A und 4B als Messwerte 17 entlang einer Wegstrecke auf der Fahrbahn 4 (Abszisse in Fig. 4A und 4B) aufgetragen. Die Signale 17 und die Wegstrecke sind in beliebigen Einheiten dargestellt. Das Fahrzeug befindet sich in Fig. 4A und Fig. 4B auf einer Schlechtwegstrecke, die dem Fahrbahnabschnitt 15 in Fig. 3 entspricht. Die Darstellung bezüglich der Streuung der Signale ist deutlich übertrieben und nicht maßstabsgetreu.

Bei dieser Schlechtwegstrecke soll keine (unmittelbare) Nachführung des Scheinwerfers 5 erfolgen, da es sonst zu der in Fig. 3 mit den Lichtkegeln 6, 14 und 16 dargestellten "Zitterbewegung" des Scheinwerfers käme. Zur Erläuterung der Erfindung ist in dem gezeigten Beispiel angenommen, dass das Fahrzeug beschleunigt bzw. abgebremst wird, wobei eine Nachführung des Scheinwerfers 5 wünschenswert ist.

Die Messwerte 17 werden laufend analysiert und auf Nickbewegungen der Karosserie 1 untersucht. Über den links in Fig. 4A gezeigten Bereich 18 ergibt sich aus der statistischen Analyse für den jeweils aktuellen Mittelwert der Fahrzeugbewegung eine gerade Linie mit 0 als Koordinatenwert (Abszisse), d. h. der resultierende "Nickwinkel" hat trotz der Unebenheiten der Fahrbahn, die sich in der Schwankung der Messwerte 17 wiederspiegeln, aufgrund der Trägheit der Karosserie 1 den Wert 0, es liegt keine "Nickbewegung" vor.

Beim Beschleunigen kommt es dagegen aufgrund der auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte zu einer resultierenden Nickbewegung der Karosserie 1, der Nickwinkel ist nicht länger 0. Bei der vertikalen Linie 19 wird der resultierende Nickwinkel signifikant, d. h. die Messwerte 17 "verlassen" die Linie mit 0 als Koordinatenwert. Ab diesem Zeitpunkt "erkennt" die Steuerung 8, dass eine Nachführung des Scheinwerfers 5 erforderlich ist. Analog wird bei der Linie 19' aufgrund des Verlaufs der Messwerte 17 erkannt, dass der Nickwinkel wieder abnimmt, und der Scheinwerfer 5 wird in die entgegengesetzte Richtung nachgeführt, bis festgestellt wird, dass die mittlere Neigung der Fahrbahn (und damit der Karosserie 1) wieder den Wert 0 hat (nicht dargestellt).

Die gleiche Situation liegt bei einem Bremsvorgang auf einer schlechten Wegstrecke vor, was in Fig. 4B dargestellt ist. Nach einer Fahrt bei mäßiger Geschwindigkeit über einen Fahrbahnabschnitt 15 bremst der Fahrer das Fahrzeug ab, so dass die Karosserie 1 eine Nickbewegung ausführt. Das System stellt diese Bremsbeschleunigung bei der Linie 19 fest, und die Steuerung 8 regelt die Stellung des Scheinwerfers 5 über den Aktuator 7 bis zu dem Erkennen des Endes des Bremsvorgangs bei 19' nach.

Im folgenden wird anhand von Fig. 5A und 5B erläutert, wie der aus den Messwerten 17 in einem vorgegebenen Zeitintervall ermittelte Wert p₁, p₂, . . . des statistischen Parameters (z. B. die Streuung der Messwerte 17) herangezogen wird, um die Fahrgröße bei der dynamischen Nachführung des Aktuators 7 zu wichten. In Fig. 5A und 5B ist die Geschwindigkeitsabhängigkeit für das Eingreifen bei Bremsvorgängen bzw. Beschleunigungsvorgängen gezeigt.

In Fig. 5A ist der Verlauf des Wichtungsfaktors 20 für die Bewertung der Fahrgröße bei einem Beschleunigungsvorgang gezeigt, in Fig. 5B ist der Verlauf des Wichtungsfaktors 20 für die Bewertung der Fahrgröße bei einem Bremsvorgang gezeigt. Die Fahrgröße ist jeweils die Fahrgeschwindigkeit v, die auf der Abszisse dargestellt ist, die Bewertung der Fahrgeschwindigkeit ist auf der Koordinate aufgetragen. In beiden Figuren ist eine Kurvenschar 20, 20', 20", . . . dargestellt, bei der sich die einzelnen Kurven durch den Wert p₁, p₂, . . . des statistischen Parameter voneinander unterscheiden. Bei der Kurve 20 ist die Fahrbahn sehr eben, und die Streuung p₁ der Messwerte 17 ist entsprechend gering. Bei der Kurve 20' ist die Fahrbahn etwas rauer, und die Streuung p₂ der Messwerte 17 ist etwas größer. Bei der Kurve 20" ist die Fahrbahn noch etwas rauer, und die Streuung p₃ der Messwerte 17 ist entsprechend noch größer, usw.

In Fig. 5A ist die Nachführung bei einem Beschleunigungsvorgang gezeigt. Bei kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der ein relativ großes Moment übertragen werden kann und damit der durch Beschleunigung bedingte Nickwinkel maximal ist, ist die unmittelbare Nachführung des Scheinwerfers 5 wichtig, was durch hohe Werte des Nachführungskoeffizienten dargestellt ist. Bei hohen Geschwindigkeiten ist dagegen das übertragenen Moment bei einer Beschleunigung nicht mehr so groß, eine Nachführung ist nicht unbedingt erforderlich, was durch niedrige Werte (Null) dargestellt ist. Dieser Verlauf des Nachführungskoeffizienten wird mit dem Wert des statistischen Parameter gewichtet, der die Situation der Fahrbahn wiederspiegelt. Bei ebener Fahrbahn mit dem statistischen Parameter p₁ ist die Zuverlässigkeit des aus den Sensorausgangssignalen berechneten Nickwinkels der Karosserie 1 hoch, und die Nachführung des Scheinwerfers 5 kann in vollem Umfang (zu 100%) erfolgen. Sinkt jedoch die Zuverlässigkeit der Sensorsignale aufgrund einer Schlechtwegstrecke, so ergibt sich ein anderer Wert p₂ für den statistischen Parameter, und die Nachführung des Aktuators 7 erfolgt nur noch in reduziertem Maße, z. B. zu 75%. (Behielte man die "ungefilterte" Nachführung bei, so würde sich die Situation in Fig. 3 ergeben.) Sinkt die Zuverlässigkeit der Sensorsignale noch weiter, so ergibt sich ein dritter Wert p₃ für den statistischen Parameter, und die Nachführung des Aktuators 7 erfolgt in noch weiter reduziertem Maße, z. B. zu 50%, etc. Allgemein erfolgt somit die Nachführung bezogen auf die Eingangsgröße in umso geringerem Umfang, je ausgeprägter die Schlechtwegsituation ist. D. h. in Abhängigkeit von der Welligkeit der Fahrbahn 4 wird der Wichtungsfaktor s bestimmt, mit dem die Fahrgröße beim Ansteuern des Aktuators 7 gewichtet wird.

Die analoge Situation ist in Fig. 5B für ein Bremsmanöver gezeigt. Bei niedriger Geschwindigkeit wird aufgrund der kurzen Dauer eines starken Bremsvorgangs die Nachführung des Scheinwerfers 5 nicht erforderlich sein. Dies spiegelt sich wieder in einem Nachführungskoeffizienten Null bei kleinen Geschwindigkeiten. Da bei hohen Geschwindigkeiten ein solcher Bremsvorgang mit großer negativer Beschleunigung erheblich länger dauern kann und das Sichtfeld des Fahrers trotz der resultierenden Nickbewegung erhalten bleiben soll, ist hier die Nachführung des Scheinwerfers 5 notwendig, was durch hohe Werte für den Nachführungskoeffizienten bei großer Fahrzeuggeschwindigkeit v dargestellt ist.

Der Verlauf des Nachführungskoeffizienten wird wie in Fig. 5A mit dem statistischen Parameter gewichtet, der die Situation der Fahrbahn wiedergibt. Bei ebener Fahrbahn mit dem statistischen Parameter p₁ ist die Zuverlässigkeit des aus den Sensorausgangssignalen berechneten Nickwinkels der Karosserie 1 hoch, und die Nachführung des Scheinwerfers 5 kann in vollem Umfang (zu 100%) erfolgen. Sinkt die Zuverlässigkeit der Sensorsignale aufgrund einer Schlechtwegstrecke, so ergibt sich ein anderer Wert p₂ für den statistischen Parameter, und die Nachführung des Aktuators 7 erfolgt nur noch in reduziertem Maße, z. B. zu 75%. Sinkt die Zuverlässigkeit der Sensorsignale noch weiter, so ergibt sich ein dritter Wert p₃ für den statistischen Parameter, und die Nachführung des Aktuators 7 erfolgt in noch weiter reduziertem Maße, z. B. zu 50%, etc. Allgemein erfolgt somit die Nachführung bezogen auf die Eingangsgröße in umso geringerem Umfang, je ausgeprägter die Schlechtwegsituation ist. D. h. der Wichtungsfaktor s, mit dem die Fahrgröße beim Ansteuern des Aktuators 7 gewichtet wird, wird in Abhängigkeit von der Welligkeit der Fahrbahn 4 bestimmt.

Bei der Erläuterung der Fig. 4A und 4B sowie 5A und 5B wurde davon ausgegangen, dass als statistischer Parameter die Streuung der Messwerte 17 herangezogen wird. Neben der Streuung (und des Mittelwertes) der Messwerte 17 gibt es jedoch noch weitere statistische Parameter für die Beurteilung der Wegsituation. So kann als statistischer Parameter der Messwerte 17 die Anzahl der Vorzeichenwechsel in einem vorgegebenen Zeitintervall oder der zurückgelegte Höhenweg (Summe der Absolutwerte der Messwertänderungen) in einem vorgegebenen Zeitintervall herangezogen werden. Weitere geeignete statistische Parameter sind die Koeffizienten einer Regressionskurve durch die Messwerte 17 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls.

Als Fahrgrößen für die Plausibiltätsprüfung bei der Steuergröße s wird insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit v und die Beschleunigung (Abbremsung) a herangezogen. Ferner kann die Gierrate r berücksichtigt werden. Mit anderen Worten, es wird sichergestellt, dass bei Betätigung des Bremspedals eine Nachführung des Lichtkegels nach unten (wie 14 in Fig. 2 und 3) unmöglich ist. Analog wird bei Fahrpedalbetätigung die Nachführung des Lichtkegels nach oben (wie 16 in Fig. 3) unterbunden.

Als angesteuerte Aktuatoren kommen neben dem Aktuator 7 für Leuchtweiteregulierung Aktuatoren für Dämpfung eines Fahrwerkes des Fahrzeugs etc. von der Steuerung 8 infrage.

Obgleich das Verfahren in Zusammenhang mit einer Leuchtweitenregulierung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben worden ist, ist dies nicht als Einschränkung zu verstehen. Das erfindungsgemäße Analyseverfahren kann auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden, bei denen die genaue Lage (Nickwinkel) des Fahrzeugs bekannt sein muss. Neben der beschriebenen Leuchtweitenregulierung sind dies adaptive Dämpfung, wie z. B. Luftfederung, Motorsteuerung, aktive Geräuschreduzierung, adaptive Fensterheber etc. und allgemein die virtuelle Sensorik.

Bezugszeichen

1

Fahrzeugkarosserie

2

Vorderachse

3

Hinterachse

4

Fahrbahn

5

Scheinwerfer

6

normaler Lichtkegel

7

Aktuator für Kippung des Scheinwerfers um horizontale Achse

8

Steuergerät

9

Vorderachsenhöhenstandssensor

10

Hinterachsenhöhenstandssensor

11

Fahrsensor (v, a, r)

12

Fahrbahnunebenheit

13

berechneter Nickwinkel,

13

' realer Nickwinkel

14

erster (um Nickwinkel nach unten) "korrigierter" Lichtkegel

15

Schlechtwegstrecke

16

zweiter (um Nickwinkel nach oben) "korrigierter" Lichtkegel

17

Höhenstandssignale

18

Höhenstandssignale im "flachem" Bereich der Fahrbahn

19

signifikante Änderung der Höhenstandssignale,

19

' Richtungsumkehr der Höhenstandssignaländerung

20

Wichtungsfaktor für dynamischen Nickausgleich bei Brems- bzw. Beschleunigungsvorgang in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit;

20

',

20

", . . . Wichtungsfaktoren bei wechselnder Streuung der Höhenstandssignale
p₁

p₂

, statistischer Parameter (h, σ, ν)
σ Streuung der Höhenstandssignale, Welligkeitswert der Fahrbahn
s Steuergröße, Verstellgrößen wie Leuchtweite, Dämpfungsparameter für Fahrzeugfederung

Claims

1. Verfahren für die höhenstandabhängige Ansteuerung von Aktuatoren in ei nem Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie (1) mit einer Vorderachse (2) und einer Hinterachse (3), die federnd mit der Fahrzeugkarosserie (1) ver bunden sind, und wenigstens einem Aktuator (7) für die Nachführung von Verstellgrößen in dem Fahrzeug, das die Schritte umfasst:
Erfassen des Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie (1) und der Vor derachse (2) durch wenigstens einen Vorderachsenhöhenstandssensor (9) und Erzeugen eines Vorderachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Vorderachse,
Erfassen des Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie (1) und der Hin terachse (3) durch wenigstens einen Hinterachsenhöhenstandssensor (10) und Erzeugen eines Hinterachsenhöhenstandssensorausgangssignals in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Hinterachse,
Bestimmen des Nickwinkels der Fahrzeugkarosserie (1) in bezug auf die Fahrbahn (4) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Vorderachsen höhenstandssensors und des Hinterachsenhöhenstandssensors und des Abstandes zwischen der Vorderachse und der Hinterachse,
Ansteuern des wenigstens einen Aktuators (7) mit einer Steuergröße (s), die von dem Nickwinkel des Fahrzeugs abhängt,
Erfassen wenigstens einer Fahrgröße (v, a, r) durch wenigstens einen Fahr sensor (11),
gekennzeichnet durch
Ermitteln wenigstens eines statistischen Parameters (p₁, p₂, . . .) in dem Aus gangssignal des Vorderachsenhöhenstandssensors (9) und/oder dem Aus gangssignal des Hinterachsenhöhenstandssensors (10) und
Ansteuern des wenigstens einen Aktuators (7) in Abhängigkeit von dem we nigstens einen statistischen Parameter (p₁, p₂, . . .) und von der wenigstens einen erfassten Fahrgröße (v, a, r).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erfasste Fahrgröße (v, a, r) die Fahrzeuggeschwindig keit umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erfasste Fahrgröße (v, a, r) die Bremsbetätigung um fasst.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erfasste Fahrgröße (v, a, r) die Fahrpedalbetätigung umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine statistische Parameter (p₁, p₂, . . .) die Anzahl der Vor zeichenwechsel in einem vorgegebenen Zeitintervall umfasst.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine statistische Parameter (p₁, p₂, . . .) den zurückgelegten Höhenweg in einem vorgegebenen Zeitintervall umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine statistische Parameter (p₁, p₂, . . .) die Parameter einer Regressionskurve durch die Höhenstandssignale des Vorderachsenhöhen standssensors (9) in einem vorgegebenen Zeitintervall umfasst.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Welligkeit ein Wichtungsfaktor (s) bestimmt wird, mit dem beim Ansteuern des wenigstens einen Aktuators (7) in Abhängigkeit von dem Welligkeitswert (σ) und von der wenigstens einen erfassten Fahr größe (v, a, r) die Fahrgröße gewichtet wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator ein Aktuator (7) für Leuchtweiteregulierung ist.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator ein Aktuator für Dämpfung eines Fahrwerkes des Fahrzeugs ist.