DE102005051964A1

DE102005051964A1 - Kraftfahrzeug-Fahrassistenzsystem mit Achssensoren

Info

Publication number: DE102005051964A1
Application number: DE200510051964
Authority: DE
Inventors: Ralf Wilfert
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-10-29
Filing date: 2005-10-29
Publication date: 2007-05-03

Abstract

Ein Fahrassistenzsystem (1) in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät (3) und Achssensoren (2) zur Bestimmung einer Standhöhe des Kraftfahrzeugs. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und zur Sicherstellung der Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs ist aus den Standhöhen jeweils eine Achslast ermittelbar und bei Überschreiten einer zulässigen Höchstbelastung ein Warnsignal ausgebbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät und Achssensoren zur Bestimmung einer Standhöhe des Kraftfahrzeugs.

Fahrassistenzsysteme zur Unterstutzung eines Fahrers sowie zur Verbesserung der Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeugs sind in der Kraftfahrzeugtechnik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Ein Fahrassistenzsystem ist insbesondere in einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs zur Steuerung aller Funktionen hard- und/oder softwaremäßig implementiert und steht mit verschiedenen Sensoren zur Erfassung dynamischer und/oder statischer Größen, die einen Einfluss auf das Fahrverhalten haben, in Verbindung.

Unter anderem sind Fahrassistenzsysteme zur automatischen Niveauregulierung bekannt, die über Achssensoren die jeweilige Standhöhe der Fahrzeugkarosserie bei unterschiedlichen Zuladungen erfassen und beispielsweise bei vollgeladenem Kofferraum eines Personenkraftwagens und dementsprechender Schrägneigung die Karosserie im Wesentlichen wieder horizontal ausrichten. Hierzu werden die Federungs- und Dämpfungssysteme an der betroffenen Achse entsprechend angesteuert.

Weiterhin sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die über Achssensoren die Neigung einer Fahrzeugkarosserie erfassen und zugehörige Steuersignale an eine Leuchtweitenregulierung der Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs weiterleiten, um eine optimale Fahrbahnausleuchtung bei einer gleichzeitigen Vermeidung einer Blendung des Gegenverkehrs für unterschiedliche Beladungszustände zu gewährleisten.

Die DE 199 63 402 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Gewichts eines Kraftfahrzeugs. Hierzu verfügt das Kraftfahrzeug über ein aktives Fahrwerk, mit dem die Fahrzeugkarosserie in ihrer Höhe relativ zum Untergrund verändert werden kann. Zur Ermittlung des Gesamtgewichts wird bei Stillstand des Kraftfahrzeugs die Karosserie definiert angehoben, wobei die hierzu notwendige Kraft bzw. Energie gemessen wird. Hieraus wird das Gesamtgewicht und aus dem bekannten Leergewicht des Kraftfahrzeugs die aktuelle Zuladung ermittelt. Demzufolge können beispielsweise Federungs- und Dämpfungssysteme auf die geänderte Zuladung eingestellt werden. Hierzu ist aber vor dem Losfahren des Kraftfahrzeugs das zeitaufwändige Anheben und Absenken der Fahrzeugkarosserie notwendig.

Des Weiteren zeigt die EP 1 387 153 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeugmasse. Dabei wird, ausgehend vom bekannten Leergewicht des Kraftfahrzeugs, während des Fahrbetriebs die zur Erreichung einer Beschleunigung notwendige Kraft, die vom Fahrzeugmotor aufgebracht werden muss, ermittelt und daraus auf die Fahrzeugmasse geschlossen. Dieses Verfahren ist insofern nachteilig, als es erst während der Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann, wodurch bei einem überladenen Kraftfahrzeug bereits eine potentiell verkehrsgefährdende Situation entstehen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrassistenzsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem in einfacher Weise ein Gesamtgewicht bzw. eine Zuladung des Kraftfahrzeugs feststellbar ist, um die Verkehrssicherheit zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass aus den Standhöhen jeweils eine Achslast ermittelbar und bei Überschreiten einer zulässigen Höchstbelastung ein Warnsignal ausgebbar ist.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, mit an den Federungs- und/oder Dämpfungssystemen an jeder Achse bereits vorhandenen Achssensoren die jeweilige Standhöhe der Fahrzeugkarosserie an dieser Achse in an sich bekannter Weise zu messen, wobei die Standhöhe von der momentanen Zuladung bzw. Belastung an den einzelnen Achsen in Abhängigkeit der jeweiligen Feder- bzw. Dämpfungskennlinien bestimmt wird. Die Standhöhe kann bereits beim Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeugs erfasst und aus dem Grad des Eintauchens der Federn und Dämpfer bei Stillstand des Kraftfahrzeugs auf die momentane Achslast geschlossen werden. Dabei kann die tatsächliche Achslast, beispielsweise an einer McPherson-Vorderachse bis auf ca. 20 kg, bei einer Mehrlenker-Hinterachse bis auf ca. 30 kg und bei einer Verbundlenker-Hinterachse bis auf ca. 10 kg genau, bestimmt werden. Somit ist das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs mit einer Messgenauigkeit von ungefähr 30 kg zu ermitteln. Selbstverständlich sind dem Fachmann weitere Modelle und Methoden bekannt, nach denen sich das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs mit einer demgegenüber verbesserten Messgenauigkeit zu ermitteln ist.

Hierzu sind bevorzugt die jeweiligen Dämpfungs- bzw. Federungskennlinien in einem Steuergerät hinterlegt, wobei aus den tatsächlichen Standhöhen, die mit vom Fachmann an sich beliebig gestaltbaren Sensoren an den jeweiligen Achsen erfasst werden, auf die tatsächliche Zuladung geschlossen wird.

Wird von dem Steuergerät bzw. dem Fahrassistenzsystem festgestellt, dass die Belastung einer Achse die zulässige Höchstbelastung, die ebenfalls im Steuergerät gespeichert ist, überschreitet, wird eine Warnmitteilung ausgegeben, um den Nutzer des Kraftfahrzeugs auf diesen Zustand aufmerksam zu machen. Somit kann er entweder ein Gepäckstück innerhalb des Kraftfahrzeugs für eine günstigere Gewichtsverteilung auf die Achsen umladen oder er entfernt ein Gepäckstück aus dem Kraftfahrzeug, um das zulässige Gesamtgewicht nicht zu überschreiten, wobei die Überschreitung des zulässigen Gesamtgewichts zu verschlechterten Fahreigenschaften und im Falle eines Unfalls zum Verlust des Versicherungsschutzes führt.

Das Steuergerät des Fahrassistenzsystems kann in ein zentrales Steuergerät des Kraftfahrzeugs integriert oder als separates Steuergerät ausgebildet sein. Im zweiten Fall kann ein solches Steuergerät zur Messung des Gesamtgewichts des Kraftfahrzeugs auch zur Nachrüstung geeignet sein.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, das Erfassen der Standhöhen an den jeweiligen Achsen in einfacher Weise mit bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Achssensoren, beispielsweise solchen zur automatischen Leuchtweitenregulierung, auszuführen. Die Auswertung der Signale der Sensoren erfolgt mit einem geringen Aufwand in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, das bei einem Überschreiten des zulässigen Gesamtgewichts die Ausgabe einer entsprechenden Warnmitteilung veranlasst. Selbstverständlich kann auch ein Fahrzeuganhänger derart ausgestattet sein, um entweder eine Überschreitung des zulässigen Gesamtgewichts des Fahrzeuggespannes oder, bei einem zweiachsigen Fahrzeuganhänger, dessen Überladung zu vermeiden.

Vorzugsweise wird nicht nur die jeweilige Achslast an Vorder- und Hinterachse sowie gegebenenfalls weiteren Achsen des Kraftfahrzeugs erfasst sondern auch das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs. Bei Überschreiten des zulässigen Gesamtgewichts wird ebenfalls eine Warnmitteilung ausgegeben. Zur Ermittlung des Gesamtgewichts des Kraftfahrzeugs werden in dem Steuergerät die von den Sensoren ermittelten Achslasten addiert und mit einem zulässigen Höchstwert verglichen.

Zweckmäßigerweise ist die Achslast einer Vorderachse mittels eines drehbaren Zeigers eines Tachometers wiedergebbar. Die Zuladung an Vorderachsen von üblichen Personenkraftwagen liegt im Bereich von ca. 200 kg. Diese Zuladung kann durch ein Verdrehen des Zeigers des Tachometers dem Fahrer angezeigt werden. Gegebenenfalls kann hierfür dem Tachometer auch eine separate Skala zugeordnet sein, die beispielsweise während des Wiegevorgangs aufleuchtet, um eine Fehlinterpretation des angezeigten Wertes zu vermeiden.

In Ausgestaltung ist die Achslast einer Hinterachse mittels eines drehbaren Zeigers eines Drehzahlmessers anzeigbar. Bei Personenkraftwagen liegt die an der Hinterachse messbare zulässige Zuladung in der Regel in einem Bereich von 400 bis 600 kg. Übliche Drehzahlmesserskalen sind mit den Zahlen von 0 bis ca. 70 oder 80 in Zehnerschritten bzw. von 0 bis 700 oder 800 in Einhunderterschritten versehen, wobei diese Zahlen unmittelbar den Kilogrammangaben der Zuladung an der Hinterachse entsprechen. Gegebenenfalls kann auch eine eigene, vorzugsweise beleuchtbare, Skala vorgesehen sein.

Nach einer Weiterbildung ist das Gesamtgewicht mit einem drehbaren Zeiger eines Zeigerinstruments anzeigbar, insbesondere mit dem Tachometer. Hierzu kann an dem Tachometer auch eine entsprechende Kontrollleuchte mit einem Symbol, beispielsweise einem Gewichtssymbol, vorgesehen sein. Die Kontrollleuchte ist während der Anzeige des Gesamtgewichts zur Vermeidung von Fehlinterpretationen aktiviert.

In gleicher Weise ist es möglich, dass die Achslast und/oder das Gesamtgewicht und/oder ein Warnhinweis auf einem Display, insbesondere eines Kilometerzählers oder eines Bordcomputers bzw. Infotainmentsystems, numerisch, alphanumerisch oder grafisch darstellbar ist. Dabei kann bei der Überschreitung des zulässigen Höchstwerts auch eine Textmitteilung ausgegeben werden. Im Weiteren lassen sich bei der Verwendung insbesondere eines farbigen Grafik-Displays mittels entsprechender grafischer Darstellungen, wie beispielsweise Diagrammen, die Achslasten und/oder das Gesamtgewicht leicht verständlich veranschaulichen, wobei selbstverständlich auch Differenzbeträge zwischen Ist-Werten und zulässigen Werten darstellbar sind, um dem Nutzer einen Hinweis auf eine noch mögliche Zuladung zu geben.

Insbesondere bei Überschreiten einer zulässigen Zuladung an Vorder- und/oder Hinterachse wird eine akustische Warnmitteilung, beispielsweise ein Signalton oder eine Sprachmitteilung, über die Audioanlage des Kraftfahrzeugs ausgegeben. Gegebenenfalls kann eine Sprachmitteilung ausgegeben werden, die dazu auffordert Gepäckstücke umzuladen oder aus dem Kraftfahrzeug zu entfernen.

Zur Bestimmung des momentanen Gesamtgewichts des Kraftfahrzeugs ist bevorzugt ein Wiegevorgang von einem Nutzer durch Betätigung eines Schalters oder einer Schalterkombination auslösbar. Hierzu kann unter anderem ein separater Schalter am Armaturenbrett vorgesehen sein oder der Wiegevorgang wird über eine menügeführte Steuerung mittels eines Displays eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs ausgelöst Im Weiteren ist es möglich, den Wiegevorgang durch die Beaufschlagung einer vorgegebenen Schalterkombination, die im Kraftfahrzeug vorhandene Schalter umfasst, oder eine Mehrfachbeaufschlagung eines ebenfalls vorhandenen Schalters auszulösen. Während des Wiegevorgangs ist vorzugsweise eine Kontrollleuchte aktiviert, um auf diesen Vorgang hinzuweisen.

Um einen möglichst exakten Messwert zu erhalten, erfolgt vorzugsweise der Wiegevorgang im statischen Zustand des Kraftfahrzeugs. Zur Bestimmung des statischen Zustandes des Kraftfahrzeugs ist zweckmäßigerweise das Steuergerät mit einem Handbremssensor und/oder einem Motorsteuergerät gekoppelt ist. Erhält das Steuergerät die Information, dass die Handbremse angezogen, eine Zündung eingeschaltet ist und das Kraftfahrzeug still steht, können die Werte der Achssensoren zur Gewichtsbestimmung herangezogen werden und das Steuergerät berechnet das Ist-Gewicht des Kraftfahrzeugs. Bevorzugt ist bei dem Wiegevorgang eine Niveauregulierung des Kraftfahrzeugs deaktiviert. Mit der beispielsweise durch den Schalter oder das Steuergerät ausgelösten Deaktivierung der Niveauregulierung geht eine Entspannung der Stossdämpfer einher und die tatsächliche durch das Ist-Gewicht des Kraftfahrzeugs verursachte Standhöhe lässt sich ermitteln.

In weiterer Ausgestaltung ist der Wiegevorgang durch ein Einschalten einer Zündung oder ein Starten ei nes Verbrennungsmotors oder eine Schalterbeaufschlagung oder messwertgesteuert beendet. Sonach kann der Nutzer des Kraftfahrzeugs den Wiegevorgang beenden oder der Wiegevorgang wird automatisch beendet, wenn ein eindeutiger Messwert vorliegt, was dann gegeben ist, wenn sich die Signale der Achssensoren beispielsweise während eines vorbestimmten Zeitraums nicht oder in vorgegebenen Toleranzen verändern.

Um das Kraftfahrzeug nach dem Wiegevorgang wieder in einen voll funktionstüchtigen Zustand zu versetzen, geht zweckmäßigerweise mit dem Beenden des Wiegevorgangs eine Aktivierung der Niveauregulierung einher.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems.
Das Fahrassistenzsystem 1 umfasst mehrere Sensoren 2, die jeweils den Achsen bzw. Federungs- und Dämpfungssystemen des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und mit denen das Eintauchen der Federn und Dämpfer in Abhängigkeit der jeweiligen Zuladung des Kraftfahrzeugs messbar ist. Weiterhin ist ein Steuergerät 3 vorgesehen, das entweder das zentrale Steuergerät des Kraftfahrzeugs zur Steuerung aller seiner Funktionen oder ein separates Steuergerät ist, das gegebenenfalls nachgerüstet werden kann. Das Steuergerät 3 steht mit den Sensoren 2 sowie Anzeigemitteln 4 über in der Kraftfahrzeugtechnik bekannte Datenbus-Architekturen in Verbindung. Die Anzeigemittel 4 sind beispielsweise Zeigerinstrumente mit drehbaren Zeigern, wie Tachometer, Drehzahlmesser oder dergleichen. Weiterhin können die Anzeigemittel 4 auch Kontrollleuchten und/oder ein Display eines Bordcomputers im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs oder einen Lautsprecher zur Ausgabe eines Signaltons bzw. einer Sprachmitteilung umfassen.
Zur Durchführung eines Wiegevorgangs des Kraftfahrzeugs muss ein Nutzer einen entsprechenden Schalter betätigen. Daraufhin wird Steuergerät 3 anhand der Werte der Sensoren 2 der Wiegevorgang durchgeführt. Dies erfolgt vorzugsweise nur bei stillstehendem Kraftfahrzeug mit angezogener Handbremse, wobei diese Parameter ebenfalls mit entsprechenden Sensoren feststellbar und dem Steuergerät 3 die entsprechenden Signale zuleitbar sind.
Wird von dem Steuergerät 3 festgestellt, dass entweder an einer oder mehreren Achsen eine zulässige Achslast bzw. ein zulässiges Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs überschritten wird, werden entsprechende Warnsignale optisch und/oder akustisch ausgegeben, um den Fahrer zu veranlassen, entweder eine Umladung der Gepäckstücke vorzunehmen oder eines oder mehrere Gepäckstücke aus dem Kraftfahrzeug zu entfernen, um die jeweiligen Achslasten bzw. das Gesamtgewicht unter die jeweils zulässigen Höchstwerte zu verringern.

1: Fahrassistenzsystem
2: Sensor
3: Steuergerät
4: Anzeigemittel

Claims

Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät (3) und Achssensoren (2) zur Bestimmung einer Standhöhe des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Standhöhen jeweils eine Achslast ermittelbar und bei Überschreiten einer zulässigen Höchstbelastung ein Warnsignal ausgebbar ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Achslasten ein Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs ermittelbar und bei Überschreiten eines zulässigen Gesamtgewichts ein Warnsignal ausgebbar ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast einer Vorderachse mittels eins drehbaren Zeigers eines Tachometers anzeigbar ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast einer Hinterachse mittels eines drehbaren Zeigers eines Drehzahlmessers anzeigbar ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtgewicht mit einem drehbaren Zeiger eines Zeigerinstruments anzeigbar ist, insbesondere mit dem Tachometer.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast und/oder das Gesamtgewicht und/oder ein Warnhinweis auf einem Display, insbesondere eines Bordcomputers bzw. Infotainmentsystems, numerisch, alphanumerisch oder grafisch darstellbar ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisches Warnsignal ausgebbar ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wiegevorgang von einem Nutzer durch Betätigen eines Schalters oder einer Schalterkombination auslösbar ist, insbesondere das Durchführen des Wiegevorgangs mittels einer Kontrollleuchte anzeigbar ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wiegevorgang im statischen Zustand des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuergerät (3) mit einem Handbremssensor und/oder einem Motorsteuergerät gekoppelt ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Wiegevorgang eine Niveauregulierung des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist.
Fahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wiegevorgang durch ein Einschalten einer Zündung oder ein Starten eines Verbrennungsmotors oder eine Schalterbeaufschlagung oder messwertgesteuert beendet ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Beenden des Wiegevorgangs eine Aktivierung der Niveauregulierung einhergeht.