DE102005050206A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung
der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, umfassend
mindestens einen Raddrehzahlimpulssensor, der eine vorgegebene Anzahl
von Impulsen je 360°-Drehung des
Rades erfasst, wobei anhand eines Reifenumfangs und der Anzahl der
Impulse eine Wegstrecke (W) in einer Auswerteeinheit berechnet wird
und daraus die Geschwindigkeit (G) abgeleitet wird, wobei mittels
mindestens eines Drucksensors mindestens der aktuelle Reifendruck
(PRI) eines Reifens bestimmt wird, wobei
mittels des Reifendrucks (PRI) ein angepasster
Reifenumfang (U) berechnet wird, der der Bestimmung der Wegstrecke
(W) und/oder der Geschwindigkeit (G) zugrunde gelegt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges.
- Aus der
DE 39 26 589 A1 ist ein Gerät bzw. ein Verfahren zur ständigen Erfassung eines sich während der Nutzung zeitlich verändernden Durchmessers bekannt, der zur Registrierung von Weglängen bzw. zur Anzeige oder Erfassung von Geschwindigkeiten über die Drehzahl eines Rades maßgeblich ist, wobei eine Sonde derart angebracht wird, dass der konstante Abstand zwischen der Radmitte und der erfassenden Sonde derart angebracht ist, dass über die Sonde ständig der Abstand zwischen der Sonde und der Lauffläche des Rades erfasst und als ein Signal für eine Geschwindigkeitsanzeige bzw. eine Fahrzeugregistriereinheit zur Korrektur der angezeigten bzw. vermessenen Werte aufgeschaltet wird. - Aus der
EP 0 704 703 B1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Rades bei Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von dynamischen Radhalbmesser bekannt, wobei der dynamische Radhalbmesser aus der Addition eines Konstantwertes und eines der momentanen Reifenein- bzw. Reifenauffederung entsprechenden Korrekturwertes gebildet wird, der in Abhängigkeit von einer berechneten querdynamischen Betriebsgröße berechnet wird. - Die Errechnung der gefahrenen Geschwindigkeit sowie der Wegstrecke in Kraftfahrzeugen erfolgt typischerweise in einem Fahrzeugrechner, der beispielsweise Bestandteil des Kombiinstrumentes ist. Hierzu werden vorzugsweise die Impulse eines Raddrehzahlimpulssensors verwendet, der pro Radumdrehung eine bestimmte festgelegte Anzahl von Impulsen erzeugt. Für die Berechnung der gefahrenen Geschwindigkeit sowie der Wegstrecke werden diese Impulse zusammen mit dem Reifenumfang verarbeitet. Wird in einem fahrenden Fahrzeug die pro Radumdrehung festgelegte Anzahl von Impulsen gemessen, so wurde eine dem Radumfang entsprechende Wegstrecke W zurückgelegt. Daraus kann abgeleitet werden, wie viele Impulse (so genannte I-Zahl) einer normierten Wegstrecke (z.B. 1.000 m) entspricht. Für den Umfang des Reifens wird dabei typischerweise ein fester Wert (Rfix) verwendet.
- Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, mittels derer genauer die zurückgelegte Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit ermittelbar ist.
- Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Hierzu wird mittels mindestens eines Drucksensors der aktuelle Reifendruck eines Reifens bestimmt, wobei mittels des Reifendruckes ein angepasster Reifenumfang berechnet wird, der der Bestimmung der Wegstrecke bzw. der Geschwindigkeit zugrundegelegt wird. Der Vorteil ist, dass dieser Reifendrucksensor bei einer Vielzahl von modernen Kraftfahrzeugen ohnehin bereits als Bestandteil eines Reifendruckkontrollsystems vorhanden ist, so dass auf separate Sonden verzichtet werden kann. Durch die Berücksichtigung des unterschiedlichen Reifenumfanges aufgrund der Druckschwankungen kann die Wegstrecken- bzw. Geschwindigkeitsbestimmung signifikant verbessert werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine I-Zahl abgespeichert, wobei die I-Zahl einer Anzahl von Impulsen des Raddrehzahlimpulssensors für eine vorgegebene Wegstrecke entspricht, wobei mittels des ermittelten Reifenumfanges die I-Zahl angepasst wird.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zusammenhang zwischen Reifendruck und Reifenumfang als Kennlinienfeld abgespeichert. Dies ermöglicht eine einfache Berücksichtigung auch von nichtlinearen Zusammenhängen, wobei für unterschiedliche Reifentypen typenspezifische Kennlinien abgelegt werden können. Dabei kann die Auswahl manuell durch den Nutzer erfolgen oder auch automatisch, wenn der Reifen neben einem Drucksensor eine eindeutige Kennung mitüberträgt, aus der Hersteller und/oder Reifentyp erkennbar ist.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einer Eingabeeinheit ausgebildet, mittels derer der Reifentyp und/oder die Profilstärke des Reifens bei einem Reifenwechsel der Auswerteeinheit übermittelbar ist. Dabei ist insbesondere die Profilstärke von Interesse, da diese direkt in den Reifenumfang eingeht. Kennt das System die Profilstärke zu einem Startzeitpunkt, so kann der Abrieb geschätzt werden und zur Korrektur der I-Zahl herangezogen werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Impulse von mehr als einem Reifen erfasst, wobei für jeden Reifen eine I-Zahl berechnet wird, wobei die ermittelten Wegstrecken der Reifen gemittelt werden, vorzugsweise arithmetisch.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden der Auswerteeinheit die Signale eines Lenkwinkelsensors zugeführt, wobei anhand des erfassten Lenkwinkels die ermittelten I-Zahlen bzw. der ermittelte Weg auf Plausibilität überprüfbar sind. Der Grundgedanke dabei ist, dass bei einer Geradeausfahrt die ermittelten Wegstrecken gleich sein müssten. Werden hingegen Abweichungen festgestellt, so muss mindestens eine I-Zahl angepasst werden. Fährt das Kraftfahrzeug hingegen durch eine Kurve, dreht sich das innere Rad weniger als das äußere Rad, was zur Folge hat, dass das äußere Rad mehr Impulse liefert als das innere Rad. Durch die Lenkwinkelinformation kann mittels vektorieller Rechnung der Abrollunterschied zwischen innerem und äußerem Rad berechnet werden und auf Plausibilität überprüft werden. Für die Frage, welche I-Zahl anzupassen ist, kann beispielsweise auf weitere Daten wie beispielsweise die eines Navigationssystems zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann eine Wegstrecke auch aus den Daten eines GPS-Empfängers ermittelt werden, wobei dann der Abgleich der I-Zahl erfolgt, deren berechnete Wegstrecke weiter von der GPS-Messung entfernt ist.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in der Auswerteeinheit der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Reifenumfang als Kennlinienfeld abgelegt, wobei anhand der Daten die I-Zahl korrigierbar ist. Dadurch wird berücksichtigt, dass mit zunehmender Geschwindigkeit eine Aufweitung des Reifens auftreten kann. Als Geschwindigkeit kann dabei die aus der I-Zahl selbst ermittelte Geschwindigkeit benutzt werden, was einer Art Regelung entspricht, oder eine Geschwindigkeit, die aus den Daten eines GPS-Empfängers abgeleitet wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke und der aktuellen Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges.
- Die Vorrichtung
1 umfasst eine Auswerteeinheit2 und den Reifen zugeordnete, nicht dargestellte Reifendrucksensoren. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung1 nicht dargestellte Raddrehzahlimpulssensoren, die für jedes Rad I eine Anzahl NI von Impulsen liefern. Die Auswerteeinheit2 ist weiter mit einer Eingabeeinheit3 und einer Ausgabeeinheit4 verbunden. Die Eingabeeinheit3 ist dabei beispielsweise als Tastatur ausgebildet, wohingegen die Ausgabeeinheit ein Kilometerzähler und ein Zeigerinstrument zur Anzeige der Geschwindigkeit ist. Weiter ist die Auswerteeinheit2 mit einem GPS-Empfänger5 verbunden. In der Auswerteeinheit2 ist für jeden Reifen eine I-Zahl abgelegt, die angibt, wie viele Impulse NI eines Raddrehzahlimpulssensors1 einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen. Die I-Zahl wird dabei anhand der Anzahl der Impulse NI bei einer vollen Umdrehung und dem Reifenumfang berechnet. Da sich der Reifenumfang während des Betriebes des Kraftfahrzeuges ändert, wird erfindungsgemäß der Reifenumfang und damit die I-Zahl angepasst. Hierzu wertet die Auswerteeinheit den Reifendruck PRI der einzelnen Reifen aus, die beispielsweise per Funk von den Reifendrucksensoren übertragen werden. Dabei kann in guter Näherung davon ausgegangen werden, dass die Änderung des Reifenumfanges ausschließlich vom Druck abhängig ist. Für noch genauere Bestimmungen der Änderung des Reifenumfanges kann zusätzlich noch die Temperatur als Parameter berücksichtigt werden, da das Elastizitätsmodul des Reifens von der Temperatur abhängig ist. In der Auswerteeinheit2 sind daher Kennlinienfelder abgelegt, die den Zusammenhang zwischen Druck P und Umfang des Reifens wiedergeben. Somit kann in einem ersten Schritt eine Änderung des Umfanges und damit der I-Zahl bestimmt werden. In einem weiteren Schritt kann zusätzlich die Profilstärke bzw. deren Änderung berücksichtigt werden. So kann beispielsweise bei einem Reifenwechsel die Profilstärke über die Eingabeeinheit3 eingegeben werden und anhand der zurückgelegten Fahrstrecke eine Schätzung über deren Änderung vorgenommen werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Profilstärke manuell gemessen und per Hand eingegeben wird, beispielsweise alle 10.000 km. Weiter kann durch die Eingabeeinheit3 auch der Reifentyp und/oder Hersteller eingegeben werden, da die Zusammenhänge zwischen P und U auch abhängig vom Reifentyp sind. Weiter weitet sich der Reifen bei höheren Geschwindigkeiten aufgrund der zunehmenden Zentrifugalkräfte auf. Dies wird über ein weiteres Kennlinienfeld berücksichtigt, wo der Umfang U über der Geschwindigkeit aufgetragen ist. Die Geschwindigkeit kann dabei die aus der I-Zahl und Zeit berechnete Geschwindigkeit G sein oder aber eine aus den Signalen des GPS-Empfängers5 abgeleitete Geschwindigkeit.
Claims (14)
- Vorrichtung zur Bestimmung der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens einen Raddrehzahlimpulssensor, der eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Rades erfasst, wobei anhand eines Reifenumfanges und der Anzahl der Impulse eine Wegstrecke (W) in einer Auswerteeinheit berechnet wird und daraus eine Geschwindigkeit (G) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines Drucksensors mindestens der aktuelle Reifendruck (PRI) eines Reifens bestimmt wird, wobei mittels des Reifendruckes (PRI) ein angepasster Reifenumfang (U) berechnet wird, der der Bestimmung der Wegstrecke (W) und/oder der Geschwindigkeit (G) zugrundegelegt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine I-Zahl abgespeichert wird, wobei die I-Zahl einer Anzahl von Impulsen (NI) des Raddrehzahlimpulssensors für eine vorgegebene Wegstrecke entspricht, wobei mittels des ermittelten Reifenumfanges (U) die I-Zahl angepasst wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Reifendruck (PRI) und Reifenumfang (U) als Kennlinienfeld abgespeichert ist.
- Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (
1 ) mit einer Eingabeeinheit (3 ) ausgebildet ist, mittels derer der Reifentyp und/oder die Profilstärke des Reifens der Auswerteeinheit (2 ) übermittelbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse (NI) von mehr als einem Reifen erfasst werden, wobei für jeden Reifen eine I-Zahl berechnet wird, wobei die ermittelten Wegstrecken (W) der Reifen gemittelt werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (
2 ) die Signale eines Lenkwinkelsensors zugeführt sind, wobei anhand des erfassten Lenkwinkels die ermittelten I-Zahlen bzw. der ermittelte Weg (W) auf Plausibilität überprüfbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (
2 ) der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit (G) und Reifenumfang (U) als Kennlinienfeld abgelegt ist, wobei anhand der Daten die I-Zahl korrigierbar ist. - Verfahren zur Bestimmung der Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, mittels mindestens eines Raddrehzahlimpulssensors, der eine vorgegebene Anzahl von Impulsen je 360°-Drehung des Rades erfasst; wobei anhand eines Reifenumfanges (U) und der Anzahl der Impulse eine Wegstrecke (W) in einer Auswerteeinheit berechnet wird und daraus eine Geschwindigkeit (G) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines Drucksensors mindestens der aktuelle Reifendruck (PRI) eines Reifens bestimmt wird, wobei mittels des Reifendrucks (PRI) ein angepasster Reifenumgang (U) berechnet wird, der der Bestimmung der Wegstrecke (W) und/oder der Geschwindigkeit (G) zugrundegelegt wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine I-Zahl abgespeichert wird, wobei die I-Zahl einer Anzahl von Impulsen (NI) des Raddrehzahlimpulssensors für eine vorgegebene Wegstrecke entspricht, wobei mittels des ermittelten Reifenumfanges (U) die I-Zahl angepasst wird.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Reifendruck (PRI) und Reifenumfang als Kennlinienfeld abgespeichert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Eingabeeinheit der Reifentyp und/oder die Profilstärke des Reifens der Auswerteeinheit übermittelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse (NI) von mehr als einem Reifen erfasst werden, wobei für jeden Reifen eine I-Zahl berechnet wird, wobei die ermittelten Wegstrecken (W) der Reifen gemittelt werden.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (
2 ) die Signale eines Lenkwinkelsensors zugeführt werden, wobei anhand des erfassten Lenkwinkels die ermittelten I-Zahlen bzw. die ermittelte Wegstrecke auf Plausibilität überprüft wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit (G) und Reifenumfang (U) als Kennlinienfeld abgelegt ist, wobei anhand der Daten die I-Zahl korrigiert wird.
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2005
- 2005-10-20 DE DE200510050206 patent/DE102005050206A1/de not_active Ceased
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