DE102006030593B4 - Method for rest position determination of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ruhelagenbestimmung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung der von Sensoren abgefragten aktuellen Raddrehzahlen (V1, V2, V3, V4) oder eines jeweils maximalen Wertes unter den vorhandenen Raddrehzahlen durch Vergleich mit einer detektierbaren Geschwindigkeit c des Fahrzeugs eine erste schnelle Annäherung an den Fahrzeug-Stillstand nach der Bedingung max (|V1|, |V2|, |V3|, |V4|, |Vref|) < ceinen Basisschritt bilden, wobei Vref eine aus den Raddrehzahlen als Komponenten errechnete Gesamtgeschwindigkeit ist, und nur in dem Fall, dass im Basisschritt auf einen Stillstand des Fahrzeugs geschlossen werden kann, mindestens eines der aktuell anliegenden Beschleunigungssensor-Signale, welche zu einem Vektor ) zusammengefasst sind und/oder mindestens eines der aktuell anliegenden Drehratensensor-Signale, welche zu einem Vektor ) zusammengefasst sind, bestimmt und von den jeweiligen Sensoren abgefragt werden und die Bedingung [ddt Filt(a→ )] ≅ [ddt Filt(ω→ )] ≅ 0in Bezug auf die gefilterten ersten zeitlichen Ableitungen überprüft wird.A method for rest position determination of a vehicle, characterized in that an evaluation of the queried by sensors current wheel speeds (V1, V2, V3, V4) or a respective maximum value among the existing wheel speeds by comparison with a detectable speed c of the vehicle a first fast approach the vehicle standstill according to the condition max (| V1 |, | V2 |, | V3 |, | V4 |, | Vref |) <ce form a basic step, where Vref is a total speed calculated from the wheel speeds as components, and only in that Case that a standstill of the vehicle can be concluded in the basic step, at least one of the currently applied acceleration sensor signals, which are combined to form a vector) and / or at least one of the currently applied rotation rate sensor signals, which are combined to form a vector), determined and interrogated by the respective sensors and the condition [ddt Filt (a →)] ≅ [ddt Filt (ω →)] ≅ 0 is checked with respect to the filtered first time derivatives.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ruhelagenbestimmung eines Fahrzeugs.The present invention relates to a method for rest position determination of a vehicle.

In bekannten Verfahren werden die Raddrehzahlen eines Fahrzeuges herangezogen um den Stillstand festzustellen. Diese Angaben sind jedoch dann nutzlos, wenn sich das Fahrzeug unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit bewegt, oder einer externen Bewegung unterworfen ist. Das kann beispielsweise auf einer Fähre oder einer Hebebühne der Fall sein. Weiterhin ist eine Ruhelage eines Chassis des Fahrzeugs nicht mit der Ruhelage des Fahrzeugaufbaus gleichzusetzen. Ein Fahrzeugaufbau kann durch schaukelnde Insassen angeregt werden und damit sich außerhalb einer Ruhelage befinden, ohne dass sich dadurch messbare Raddrehzahlen ergeben. All diese Beiträge verschlechtern eine auf Raddrehzahlen basierte Stillstandserkennung und eine darauf aufbauende Offsetbestimmung von bestimmten Sensoren erheblich.In known methods, the wheel speeds of a vehicle are used to determine the standstill. However, this information is useless if the vehicle is moving below a minimum speed, or is subject to external movement. This may for example be the case on a ferry or a lift. Furthermore, a rest position of a chassis of the vehicle is not the same as the rest position of the vehicle body. A vehicle body can be excited by rocking occupants and thus be located outside a rest position, without resulting in measurable wheel speeds. All of these contributions significantly degrade wheel speed based standstill detection and the resulting offset determination of certain sensors.

Aus der US 5 736 923 geht eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stillstandserkennung eines Fahrzeugs hervor. Das Verfahren sieht vor, dass aus einem Vergleichswertebereich ein charakteristisches Signal, das einen Stillstand kennzeichnet, ausgewählt wird. Ebenso wird ein charakteristisches Signal aus einem Wertebereich, der im Betrieb des Fahrzeugs erstellt wurde, ausgewählt. Danach wird der aktuelle Bewegungszustand aus dem charakteristischen Signal im Betrieb und dem Vergleichswert im Stillstand bestimmt und an eine Auswerteeinheit übertragen. Zeigt der derzeitige Zustand eine Bewegung an, werden die obigen Schritte nochmals durchlaufen. Ist der derzeitige Zustand ein Stillstand, führt dies zu einer Rekalibrierung der Trägheitssensoren und nochmaligen Durchlaufen der o. g. Schritte.From the US 5,736,923 shows a device and a method for standstill detection of a vehicle. The method provides that a characteristic signal indicating a standstill is selected from a comparison value range. Likewise, a characteristic signal is selected from a range of values established during operation of the vehicle. Thereafter, the current state of motion is determined from the characteristic signal during operation and the comparison value at standstill and transmitted to an evaluation unit. If the current state indicates a movement, the above steps are repeated. If the current state is a standstill, this leads to a recalibration of the inertial sensors and repeated cycles of the above steps.

Die DE 697 09 235 T2 offenbart ein Steuerverfahren, für ein Fahrzeugassistenzsystem zum Gebrauch in einem Fahrzeug mit einem Gierratensensor, der ein Signal vorsieht, das eine Gierrate der Fahrzeugkarosserie angibt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der ein Signal vorsieht, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit angibt, einen Seitenbeschleunigungssensor, der ein Signal vorsieht, das eine Fahrzeugseitenbeschleunigung angibt und einem Chassisstörungssystem zur Steuerung einer Fahrzeuggierrate. Das Verfahren sieht vor, dass ein Ansprechen auf die Signale, die die Gierrate der Fahrzeugkarosserie, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugseitenbeschleunigung angeben, ein Indexverhältnis bestimmt wird. Zunächst wird das Indexverhältnis mit einer ersten vorbestimmten Schwelle verglichen, die eine Grenze angibt, über der eine aktive Chassisstörung nicht erwünscht ist. In Ansprechen auf den ersten Vergleich wird ein Signal gesetzt, das eine Beendigung der aktiven Chassisstörung angibt, wenn das Indexverhältnis über der ersten vorbestimmten Schwelle liegt, wobei das Chassissteuerungssystem zweiteilig deaktiviert ist.The DE 697 09 235 T2 discloses a control method for a vehicle assist system for use in a vehicle having a yaw rate sensor that provides a signal indicating a yaw rate of the vehicle body, a vehicle speed sensor that provides a signal indicative of a vehicle speed, a side acceleration sensor that provides a signal indicates a vehicle lateral acceleration and a chassis perturbation system for controlling a vehicle yaw rate. The method provides that an index response is determined in response to the signals indicative of the yaw rate of the vehicle body, the vehicle speed and the vehicle lateral acceleration. First, the index ratio is compared to a first predetermined threshold that indicates a limit beyond which active chassis noise is not desired. In response to the first comparison, a signal indicating termination of the active chassis disturbance is set when the index ratio is above the first predetermined threshold, wherein the chassis control system is deactivated in two parts.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein preiswertes sowie zuverlässig arbeitendes Verfahren mit verbesserter Genauigkeit bei der Erkennung eines Zustandes absoluter Ruhelage unter weitgehender Beseitigung der zum Stand der Technik genannten Nachteile zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an inexpensive and reliable working method with improved accuracy in the detection of a state of absolute rest position while largely eliminating the disadvantages mentioned in the prior art.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the features of the independent claim. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zur Bestimmung einer absoluten Ruhelage eines Fahrzeugs dadurch aus, dass eine Auswertung der von Sensoren abgefragten aktuellen Drehzahlen V1, V2, V3, V4 oder eines jeweils maximalen Wertes unter den vorhandenen Drehzahlen durch Vergleich mit einer noch sicher detektierbaren Minimalgeschwindigkeit c eine erste schnelle und grobe Annäherung an den Zustand absoluter Ruhelage einen Basisschritt bildet. Nur wenn in diesem Basisschritt nach bekannten Verfahren auf eine absolute Ruhelage geschlossen werden kann, dann werden mindestens eines der aktuell anliegenden Beschleunigungssensor-Signale, welche zu einem Vektor a → zusammengefasst sind und/oder mindestens eines der aktuell anliegenden Drehratensensor-Signale, welche zu einem Vektor ω → zusammengefasst sind, bestimmt bzw. von den jeweiligen Sensoren abgefragt. Es folgt in einem weiteren Schritt eine Überprüfung darauf, ob die Bedingung [ d / dtFilt(a →)] ≅ [ d / dtFilt(ω →)] ≅ 0 in Bezug auf die angemessen gefilterte erste zeitliche Ableitung der Vektoren (a →) und (ω →) erfüllt ist, d. h. näherungsweise Null sind.According to the invention, a method for determining an absolute rest position of a vehicle is characterized in that an evaluation of the queried by sensors current speeds V 1 , V 2 , V 3 , V 4 or each maximum value among the existing speeds by comparison with a still safe detectable minimum speed c a first fast and rough approximation to the state of absolute rest position forms a basic step. Only if an absolute rest position can be deduced in this basic step according to known methods, then at least one of the currently applied acceleration sensor signals, which become a vector a → are summarized and / or at least one of the currently applied rotation rate sensor signals, which to a vector ω → are summarized, determined or queried by the respective sensors. In a further step, a check is made as to whether the condition [d / dtFilt (a →)] ≅ [d / dtFilt (ω →)] ≅ 0 in terms of the appropriately filtered first temporal derivative of the vectors (a →) and (ω →) is satisfied, ie are approximately zero.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich in dem Fall, dass beide vorstehenden Bedingungen mit positivem Ergebnis ausgewertet worden sind, eine Überprüfung auf das Vorliegen eines Zustandes einer extrem konstanten Beschleunigung oder Drehung an. Dieser Fall extrem konstanter translatorischer Beschleunigung kann bei Vorhandensein von drei linear unabhängig angeordneten Beschleunigungssensoren durch Projektion auf rechtwinklige Koordinaten durch Verletzung der Bedingung (ax)2 + (ay)2 + (az)2 ≅ g2 erkannt werden, wobei mit g die Erdbeschleunigung und
mit ai, i = x, y, z, die Beschleunigungen in den drei Raumachsen bezeichnet sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, in the case where both the above conditions have been evaluated with a positive result, a check is made for the presence of a state of extremely constant acceleration or rotation. This case of extremely constant translational acceleration can be detected in the presence of three linearly independent acceleration sensors by projecting onto rectangular coordinates by violating the condition (a x ) 2 + (a y ) 2 + (a z ) 2 ≅ g 2 be recognized, where with g the gravitational acceleration and
with a i , i = x, y, z, which are accelerations in the three spatial axes.

Im Falle extrem konstanter rotatorischer Beschleunigung kann auf Verletzen der Bedingung |(ω →)| ≅ 0 erkannt werden. In case of extremely constant rotational acceleration may be on violation of the condition | (ω →) | ≅ 0 be recognized.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Abbildung der Zeichnung angegeben. Die Figur der Zeichnung zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ruhelagenbestimmung eines Fahrzeugs mit den jeweiligen Auswerteschritten in einem zeitdiskreten Verfahren zu einem Zeitpunkt und den darin beteiligten Größen.Further features and advantages of the invention are given below with description of an embodiment with reference to the figure of the drawing. The figure of the drawing shows a flowchart of an embodiment of a method according to the invention for rest position determination of a vehicle with the respective evaluation steps in a discrete-time method at a time and the variables involved therein.

Zum Start umfasst ein Basisschritt 1 eine Abfrage und nachfolgende Auswertung von Raddrehzahlen V1, V2, V3, V4 der jeweiligen Sensoren. Dieser Basisschritt 1 bietet eine erste schnelle und dafür relativ grobe Annäherung an den Zustand einer Ruhe des Chassis relativ zum Untergrund des Fahrzeuges. Wie schon bei aus dem Stand der Technik bekannten Stillstandserkennern lautet die zu überprüfende Bedingung, dass ein Maximalwert aus den zur Verfügung stehenden Werten kleiner als ein Grenzwert c sein muss: max(|V1|, |V2|, |V3|, |V4|, |Vref|) < c. At the start includes a basic step 1 a query and subsequent evaluation of wheel speeds V 1 , V 2 , V 3 , V 4 of the respective sensors. This basic step 1 provides a first quick and relatively rough approximation to the condition of a quiet of the chassis relative to the ground of the vehicle. As with standstill recognizers known from the prior art, the condition to be checked is that a maximum value from the available values must be smaller than a limit value c: max (| V 1 |, | V 2 |, | V 3 |, | V 4 |, | V ref |) <c.

Hier wurde außer den Raddrehzahlen V1, V2, V3, V4 noch eine anderweitig erhaltene Referenzgeschwindigkeit Vref herangezogen. Dabei stellt Vref im vorliegenden Beispiel eine aus den Raddrehzahlen V1, V2, V3, V4 als Komponenten errechneten Gesamtgeschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugs dar.Here, in addition to the wheel speeds V 1 , V 2 , V 3 , V 4 , an otherwise obtained reference speed V ref was used. In the present example, V ref represents a total speed of the vehicle under consideration calculated from the wheel speeds V 1 , V 2 , V 3 , V 4 as components.

Eine Bewegung des Fahrzeugaufbaus, die durch Chassisbewegungen, externe Bewegungen und/oder interne Anregungen verursacht wird, kann in Schritt 1 nicht erkannt werden. Durch diese Bewegungen befindet sich ein Fahrzeug zwar nicht in absoluter Ruhe, diese Bewegungen zeigen jedoch nicht grundsätzlich messbare Reaktionen an den Raddrehzahl-Sensoren. Derartige Bewegungen können jedoch erfasst werden, wenn die Fahrzeugbeschleunigung und die Drehraten analysiert werden. Da diese Größen mit Offsets behaftet sind, welche hier als sehr niederfrequent und damit quasi als Gleichanteile angenommen werden, werden die zeitlichen Ableitungen der gefilterten Sensorsignale analysiert. Damit fallen die Offsets heraus. Zu erwarten sind also Signale mit möglichst konstantem Wert, bei denen eine weitgehende Unterdrückung des Einflusses von Rauschen durch Anwendung eines Filters, insbesondere eines digitalen Tiefpassfilters, erreicht wird.A movement of the vehicle body caused by chassis movements, external movements and / or internal stimuli may occur in step 1 not be recognized. Although these movements do not immobilize a vehicle, these movements do not generally show any measurable reactions to the wheel speed sensors. However, such movements may be detected when analyzing vehicle acceleration and yaw rates. Since these quantities are associated with offsets, which are here assumed to be very low-frequency and thus quasi-equal, the time derivatives of the filtered sensor signals are analyzed. That's how the offsets fall out. Thus, signals with as constant a value as possible are to be expected, in which a substantial suppression of the influence of noise is achieved by using a filter, in particular a digital low-pass filter.

Offsets in diesem Sinne können normale Nullpunktdrifts der Sensoren, Schwerkraftbeiträge oder externe Bewegungen sein. Die Ableitung kann in diesem Sinne als Frequenzanalysator verstanden werden, der nach Schwingungen des Fahrzeug-Aufbaus sucht. Dazu werden die Vektoren (a →) und (ω →) gebildet, einer Tiefpassfilterung unterzogen und nach der Zeit abgeleitet. Dann ist die innerhalb des Kerns des Analyseschrittes 2 eine zweite und deutlich verschärfte Bedingung für die Erkennung der absoluten Ruhe des Fahrzeuges, dass die Relationen [ d / dtFilt(a →)] ≅ [ d / dtFilt(ω →)] ≅ 0 für eine bestimmten, sehr kurzen, Zeitraum eingehalten sind.Offsets in this sense can be normal zero point drift of the sensors, gravity contributions or external movements. The derivative can be understood in this sense as a frequency analyzer, which looks for vibrations of the vehicle body. These are the vectors (a →) and (ω →) formed, subjected to a low-pass filtering and derived according to the time. Then that's within the core of the analysis step 2 a second and significantly tightened condition for the recognition of the absolute rest of the vehicle that the relations [d / dtFilt (a →)] ≅ [d / dtFilt (ω →)] ≅ 0 are respected for a specific, very short, period of time.

Wenn die vorstehend dargestellte Bedingungen der Schritte 1 und 2 gleichzeitig erfüllt sind, befindet sich der Fahrzeugaufbau in absoluter Ruhe, oder aber in einem Zustand einer auch über mehrere Abtastzeitpunkte hinweg betrachtet extrem gleichbleibenden Beschleunigung oder Drehung. Dieser letzte noch mögliche Zustand wird durch einen separaten Prüfschritt 3 erfasst: Der Fall konstanter Beschleunigung kann, bei Vorhandensein von drei linear unabhängig angeordneten Beschleunigungssensoren, durch Projektion auf rechtwinklige Koordinaten durch Verletzung der Bedingung (ax)2 + (ay)2 + (az)2 ≅ g2 erkannt werden, wobei g die Erdbeschleunigung ist. Der Fall konstanter Drehung kann dadurch erkannt werden, dass der Messwert des Drehratensignals in diesem Falle den Offset addiert zur externen Drehung widerspiegelt (|ω →| ≅ 0) . Es können alle externen konstanten Drehungen erkannt und eliminiert werden, die von üblichen Sensorspezifikationen abweichen.If the above conditions of the steps 1 and 2 are met simultaneously, the vehicle body is in absolute quiet, or in a state of even over several sampling time considered extremely constant acceleration or rotation. This last possible state is through a separate test step 3 detected: The case of constant acceleration can, in the presence of three linearly independent acceleration sensors, by projection on rectangular coordinates by violation of the condition (a x ) 2 + (a y ) 2 + (a z ) 2 ≅ g 2 be recognized, where g is the gravitational acceleration. The case of constant rotation can be detected by the fact that the measured value of the yaw rate signal in this case reflects the offset added to the external rotation (| ω → | ≅ 0) , It can detect and eliminate all external constant rotations that deviate from common sensor specifications.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kommt damit die gleichzeitige Auswertung mindestens einer der Raddrehzahlen V1, V2, V3, V4, mindestens eines der Beschleunigungssensor-Signale, welche zu einem Vektor (a →) zusammengefasst sind und/oder mindestens eines der Drehratensensor Signale, welche zu einem Vektor (ω →) zusammengefasst sind, zum Einsatz. Der Zustand der absoluten Ruhe wird in aufeinander aufbauenden drei Schritten erkannt, die jeweils nur dann durchlaufen werden, wenn ein jeweils vorangehender Schritt auf einen Fahrzeug-Stillstand erkannt hat. Ein mit ansteigender Genauigkeit der Untersuchung ebenfalls ansteigender Aufwand macht ein erfindungsgemäßes Verfahren insgesamt bei extremer Genauigkeit auch ausreichend schnell und wirtschaftlich.In a method according to the invention thus comes the simultaneous evaluation of at least one of the wheel speeds V 1 , V 2 , V 3 , V 4 , at least one of the acceleration sensor signals, which to a vector (a →) are summarized and / or at least one of the rotation rate sensor signals, which is a vector (ω →) are used. The state of absolute quiet is detected in successive three steps, each of which is only run through when a respective previous step has detected a vehicle standstill. An increasing effort with increasing accuracy of the investigation also makes a method according to the invention overall with extreme accuracy also sufficiently fast and economical.

Die Erfindung erlaubt somit auch, unter Zuhilfenahme von Raddrehzahlen, Beschleunigungs- und Drehraten-Sensoren, eine hochpräzise Offset-Bestimmung der Drehraten-Sensoren und eine nachfolgende Kompensation durchzuführen. Die Offset-Bestimmung der Drehraten-Sensoren gestaltet sich als einfaches Auslesen von Abweichung der jeweiligen Sensoren vom aktuell festgestellten Null-Wert, der den Zustand der absoluten Ruhe des Fahrzeugs kennzeichnet.The invention thus also makes it possible, with the aid of wheel speeds, acceleration and yaw rate sensors, to carry out a high-precision offset determination of the yaw rate sensors and a subsequent compensation. The offset determination of the rotation rate sensors is designed as a simple readout of deviation of the respective sensors from the currently determined zero value, which characterizes the state of absolute rest of the vehicle.

Claims (3)

Verfahren zur Ruhelagenbestimmung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung der von Sensoren abgefragten aktuellen Raddrehzahlen (V1, V2, V3, V4) oder eines jeweils maximalen Wertes unter den vorhandenen Raddrehzahlen durch Vergleich mit einer detektierbaren Geschwindigkeit c des Fahrzeugs eine erste schnelle Annäherung an den Fahrzeug-Stillstand nach der Bedingung max (|V1|, |V2|, |V3|, |V4|, |Vref|) < c einen Basisschritt bilden, wobei Vref eine aus den Raddrehzahlen als Komponenten errechnete Gesamtgeschwindigkeit ist, und nur in dem Fall, dass im Basisschritt auf einen Stillstand des Fahrzeugs geschlossen werden kann, mindestens eines der aktuell anliegenden Beschleunigungssensor-Signale, welche zu einem Vektor (a →) zusammengefasst sind und/oder mindestens eines der aktuell anliegenden Drehratensensor-Signale, welche zu einem Vektor (ω →) zusammengefasst sind, bestimmt und von den jeweiligen Sensoren abgefragt werden und die Bedingung [ d / dtFilt(a →)] ≅ [ d / dtFilt(ω →)] ≅ 0 in Bezug auf die gefilterten ersten zeitlichen Ableitungen überprüft wird.A method for rest position determination of a vehicle, characterized in that an evaluation of queried by sensors current wheel speeds (V 1 , V 2 , V 3 , V 4 ) or a respective maximum value among the existing wheel speeds by comparison with a detectable speed c of the vehicle a first quick approach to the vehicle stoppage after the condition max (| V 1 |, | V 2 |, | V 3 |, | V 4 |, | V ref |) <c form a base step, where V ref is a total speed calculated from the wheel speeds as components, and at least one of the currently applied acceleration sensor signals, which is a vector, only in the case that a standstill of the vehicle can be concluded in the basic step (a →) are summarized and / or at least one of the currently applied rotation rate sensor signals, which to a vector (ω →) are summarized, determined and queried by the respective sensors and the condition [d / dtFilt (a →)] ≅ [d / dtFilt (ω →)] ≅ 0 with respect to the filtered first time derivatives. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Fall, dass beide vorstehenden Bedingungen mit positivem Ergebnis ausgewertet worden sind, eine Überprüfung auf eine Verletzung der Bedingung (ax)2 + (ay)2 + (az)2 ≅ g2 anschließt, wobei mit g die Erdbeschleunigung und mit ai, i = x, y, z die Beschleunigungen in den drei Raumachsen bezeichnet sind.A method according to claim 1, characterized in that in the case that both above conditions have been evaluated with a positive result, a check for a violation of the condition (a x) 2 + (a y) 2 + (a z) ≅ 2 g 2 followed, where with g the acceleration of gravity and with a i , i = x, y, z, the accelerations in the three spatial axes are designated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Fall, dass beide vorstehenden Bedingungen mit positivem Ergebnis ausgewertet worden sind, eine Überprüfung auf eine Verletzung der Bedingung |ω →| ≅ 0 anschließt.A method according to claim 1, characterized in that in the case that both above conditions have been evaluated with a positive result, a check for a violation of the condition | ω → | ≅ 0 followed.
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