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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, einem Verfahren, einem Computerprogramm und einem Computerprogrammprodukt nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
DE 196 10 580 A1 ist bereits ein Verfahren zur Erkennung einer Schlechtwegstrecke auf Basis einer Auswertung einer Laufunruhe einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei werden die Laufunruhewerte zur Auswertung über ein vollständiges Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine aufaddiert und der Betrag dieser Summe über ein Tiefpass gefiltert. Dieses Signal liefert bei ebener Fahrbahn einen kleinen und bei schlechter Wegstrecke einen großen Wert.
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Weiter sind Verfahren bekannt, die die Schlechtwegstrecke durch Auswertung der Signale eines an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Schlechtwegsensors oder von Radsensorsignalen erkennen. Dazu müssen die entsprechenden Sensoren vorgesehen sein.
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Um eine Fehlerkennung der schlechten Wegstrecke zu vermeiden, werden die Verfahren zur Erkennung der Schlechtwegstrecke mittels der Laufunruhe häufig mit den Verfahren mittels der Schlechtwegsensorik oder der Radsensorik kombiniert.
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Aus der
DE 695 14 962 T2 ist ein Verfahren bekannt, von dem die Erfindung ausgeht. Bei dem dort offenbarten Verfahren wird unter anderem eine Frequenz einer Schwingung des Kraftstoffstands um einen Bezugswert und ihre Amplitude bestimmt. Das Verfahren findet dabei beim bewegten Fahrzeug Anwendung.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass eine Schlechtwegstrecke ohne Schlechtwegsensorik oder Radsensorik erkannt wird. Das vorgeschlagene Verfahren stellt also eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Erkennung einer Schlechtwegstrecke dar. Dabei wird ein Füllstand eines Tanks ermittelt. Durch die unterschiedliche Charakteristik eines den Füllstand des Tanks eines Kraftfahrzeugs wiedergebenden ersten Größe während der Fortbewegung eines Kraftfahrzeugs kann so besonders einfach und zuverlässig eine Schlechtwegstrecke erkannt werden. Der Füllstand des Tanks wird mittels eines Tankstandsgebers gemessen. Dadurch wird das Verfahren mittels eines bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensors umgesetzt. Dadurch werden die Kosten weiter reduziert. Die Erkennung der Schlechtwegstrecke erfolgt abhängig vom Vergleich einer zweiten Größe mit einer von mindestens zwei ersten Größen abhängigen dritten Größe, d. h. es wird eine Standardabweichung aus mindestens zwei Messwerten eines Tankfüllstandssignals ermittelt. Diese Standardabweichung wird anschließend mit einem Schwellwert verglichen. Bei zu hoher Standardabweichung handelt es sich demnach um eine Schlechtwegstrecke. Dadurch wird das Verfahren besonders robust und zuverlässig umgesetzt. Zudem wird die Schlechtwegstrecke abhängig von einer Standardabweichung des Tankfüllstandssignals ermittelt. Die Unterschiede zwischen dem Signalverhalten des Tankfüllstandssignals bei Fahrt auf glatter Oberfläche und bei Fahrt auf Schlechtweg werden so besonders zuverlässig erkannt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schlechtwegstrecke abhängig von einer Frequenz des Tankfüllstandssignals erkannt wird. Durch die Betrachtung der Frequenz ist eine besonders einfache Auswertung des Tankfüllstandssignals möglich. Dadurch werden die Kosten für einen zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Rechner minimiert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schlechtwegstrecke erkannt wird, wenn die Standardabweichung oder die Frequenz des Tankfüllstandssignals einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Damit wird das Ansprechverhalten der Schlechtwegerkennung auf besonders einfache Weise applizierbar.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schlechtwegstrecke abhängig von einer Abweichung eines zeitlichen Verlaufs des Tankfüllstandssignals von einem vorgegebenen zeitlichen Sollverlauf des Tankfüllstandssignals erkannt wird. Dadurch wird das Verfahren für beliebige Verläufe des Tankfüllstandssignals verfügbar, insbesondere auch Verläufe, die durch Ermittlung der Standardabweichung nicht erkennbar sind.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein erstes Diagramm, das erste Signalverläufe beschreibt,
- 3 einen Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein zweites Diagramm, das zweite Signalverläufe beschreibt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist eine Vorrichtung 100, beispielsweise ein Steuergerät, zur Erkennung einer Schlechtwegstrecke dargestellt. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Erfassungseinrichtung 103, die eine erste Größe U erfasst und mindestens eine zweite Größe Ti ermittelt. Die erste Größe U charakterisiert einen Füllstand eines ebenfalls in 1 dargestellten Tanks 101. Die zweite Größe Ti wird beispielsweise abhängig von der ersten Größe U ermittelt. Alternativ kann auch ein variabler Widerstand eingelesen werden.
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Die erste Größe U wird von einem Sensor 102, beispielweise einem Tankstandgeber, der eine Füllhöhe eines in dem Tank 101 enthaltenen Kraftstoffs misst, an die Erfassungseinrichtung 103 gesendet. Bei der ersten Größe U handelt es sich beispielsweise um ein Spannungssignal, das Werte von 0 bis 12 Volt annehmen kann. Beispielsweise nimmt die erste Größe U den Wert 12 Volt an, wenn der Tank 101 vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist. Beispielweise nimmt die erste Größe U den Wert Null an, wenn der Tank 101 leer ist.
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Die Erfassungseinrichtung 103 ermittelt aus der ersten Größe U die zweite Größe Ti. Dazu tastet die Erfassungseinrichtung 103 das Signal U in regelmäßigen Abständen tA ab. Der Abstand tA wird beispielweise zu 1 Millisekunde gewählt.
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Die zweite Größe Ti wird dann beispielweise als Differenz zwischen Tankfüllstand bei stillstehendem Fahrzeug und Tankfüllstand bei bewegtem Fahrzeug wie folgt ermittelt:
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UF bezeichnet dabei den Wert, den die erste Größe U annimmt, wenn das Fahrzeug stillsteht. Dieser Wert wird beispielsweise als Mittelwert über alle Werte der ersten Größe U ermittelt, die im betrachteten Zeitraum erfasst wurden. Beispielsweise werden für eine vorgegebene Anzahl N Werte der ersten Größe U betrachtet. Die vorgegebene Anzahl N wird beispielsweise zu 100 gewählt.
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Die zweite Größe Ti wird anschließend beispielweise in einem RAM in dem Steuergerät 100 abgespeichert.
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Das Steuergerät 100 umfasst zudem eine Ermittlungseinrichtung, die eine dritte Größe S abhängig von der zweiten Größe Ti ermittelt. Dazu speichert die Ermittlungseinrichtung 104 die vorgegebene Anzahl N an den erfassten ersten Größen Ti = T1, ..., TN und speichert diese beispielweise im RAM im Steuergerät 100 ab. Dazu wird das im Ablaufplan in 3 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren verwendet.
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Das Steuergerät 100 umfasst außerdem eine Vorgabeeinrichtung 106, die eine vierte Größe SW vorgibt. Bei der vierten vorgegebenen Größe SW handelt es sich beispielweise um einen Schwellwert, der in einer Applikationsphase ermittelt wird und in dem Steuergerät 100 abgespeichert ist.
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Bei der dritten Größe S handelt es sich beispielweise um eine Standardabweichung der zweiten Größen T1, ..., TN. In diesem Falle handelt es sich bei der vierten Größe SW um einen Schwellwert für die Standardabweichung S. Die vierte Größe SW wird beispielweise zu 0,05 gewählt.
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Das Steuergerät 100 umfasst zudem eine Berechnungseinrichtung 105, die die dritte Größe S und die vierte Größe SW empfängt und ein erstes Signal x ermittelt. Beispielweise wird das erste Signal x auf den Wert 1 gesetzt, wenn die dritte Größe S die vierte Größe SW überschreitet. Dies bedeutet, dass die Standardabweichung der zweiten Größe Ti, also des bewerteten Tankfüllstandssignals einen Wert annimmt, der größer ist als die für ebene Fahrbahnen übliche Standardabweichung. Die Erhöhung der Standardabweichung des bewerteten Tankfüllstandssignals wird dabei von Fahrzeugbewegungen durch das Befahren von Schlechtweg verursacht. Diese Bewegungen werden auch auf den Tank und damit auf den Tankinhalt übertragen und sind dort als Veränderung des Tankfüllstands U durch den Tankfüllstandsgeber 102 erfassbar.
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Die Formel zur Berechnung der Standardabweichung des bewerteten Tankfüllstandssignals ist beispielsweise wie folgt:
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In 2 ist ein typischer Verlauf der ersten Größe U und der zweiten Größe Ti über der Zeit t in Sekunden dargestellt. Außerdem ist in 2 der Verlauf des ersten Signals x ebenfalls über der Zeit t dargestellt.
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Die erste Größe U startet bei der Zeit t = 0 bei einem von Null verschiedenen positiven Anfangswert, der dem aktuellen Füllstand des Tanks 101 entspricht. Anschließend fällt die erste Größe U mit zunehmender Zeit wellenförmig ab, was dem vom Tankstandsgeber 102 erfassten sinkenden Füllstand im Tank 101 entspricht. Die leicht wellenförmige Bewegung rührt von der Bewegung des Fahrzeugs auf unterschiedlichen Straßenoberflächen her, wobei die Amplitude der Wellen, wie in 2 dargestellt, beim Betrieb des Fahrzeugs auf asphaltierten Straßen typischer Weise kleiner ist als beim Betrieb auf Basaltsteinen oder auf Schlechtweg. Schlechtweg sind beispielweise Straßen mit sehr vielen Schlaglöchern oder Feldwegen oder unbefestigte Wege bzw. „Offroad“.
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In 2 ist der Bereich, in dem das Fahrzeug sich in einer Schlechtwegsituation befindet, mit 201 bezeichnet. Die Bereiche, in denen das Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße ohne Schlaglöcher bewegt wird, sind mit 202 und 203 bezeichnet. In dem Bereich 201 ist sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der ersten Größe U erhöht. In 2 ist außerdem dargestellt, dass die zweite Größe Ti in festen regelmäßigen Abständen tA erfasst wird. Die Abstände zur Erfassung der ersten Größe Ti müssen allerdings nicht regelmäßig sein. Vielmehr können die Abstände zwischen zwei Erfassungspunkten der ersten Größe Ti auch unterschiedlich groß sein.
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Der Verlauf des ersten Signals x ist in 2 ebenfalls angegeben. Das erste Signal x ist im Bereich 201 = 1. In den Bereichen 202 und 203 ist das zweite Signal x = 0.
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Das Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform dient zur Ermittlung der dritten Größe S als Standardabweichung aus der durch die Vorgabe des Wertes N vorgegebenen Anzahl an Werten der zweiten Größe Ti als bewertete Messpunkte des Tankfüllstandssignals. Dazu wird die erste Größe U, beispielweise das Spannungssignal, in regelmäßigen Abständen tA abgetastet, die zweite Größe Ti und die Standardabweichung S für die gewählte Anzahl an Messpunkten ermittelt.
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In der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das im Ablaufplan in 3 dargestellte Verfahren immer dann gestartet, wenn das Fahrzeug betrieben wird. Dazu ist das Verfahren beispielweise als Computerprogramm umgesetzt und in dem Steuergerät 100 abgespeichert. Nach dem Start wird das Verfahren bei einem Schritt 300 fortgesetzt.
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Beim Schritt 300 wird eine Variable i mit Null initialisiert. Die Variable ist beispielweise im RAM im Steuergerät 100 abgespeichert. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 301 fortgesetzt.
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Beim Schritt 301 wird die erste Größe U erfasst. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 302 fortgesetzt.
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Beim Schritt 302 wird die zweite Größe Ti ermittelt und im RAM im Steuergerät 100 abgespeichert. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 303 fortgesetzt.
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Beim Schritt 303 wird die Variable i um Eins erhöht. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 304 fortgesetzt.
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Beim Schritt 304 wird geprüft, ob die Variable i größer als N -1 ist. Das bedeutet, es wird geprüft, ob die Anzahl der ermittelten Messpunkte des bewerteten Tankfüllstandssignals Ti größer als die gewünschte Anzahl der Messpunkte, beispielsweise 100 ist. Falls Nein wird das Verfahren beim Schritt 301 fortgesetzt. Falls Ja wird zu einem Schritt 305 verzweigt.
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Beim Schritt
305 wird die dritte Größe S abhängig von mindestens zwei zweiten Größen (T1, ..., TN) und dem vorgegebenen Wert N ermittelt. Beispielweise wird die Standardabweichung aus allen N-Werten der ersten Größe (T1, ..., TN) nach folgender Formel ermittelt:
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Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 306 fortgesetzt.
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Beim Schritt 306 wird geprüft, ob die dritte Größe S größer als die vierte Größe SW ist. Die vierte Größe SW wird dazu beispielweise aus einem Speicher aus dem Steuergerät 100 gelesen. Falls Ja wird zu einem Schritt 308 verzweigt. Falls Nein wird zu einem Schritt 307 verzweigt.
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Beim Schritt 307 wird das erste Signal x = 0 gesetzt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 309 fortgesetzt.
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Beim Schritt 308 wird das erste Signal x =1 gesetzt. Anschließend wird das Verfahren beim Schritt 309 fortgesetzt.
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Beim Schritt 309 wird die Variable i auf Null gesetzt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 310 fortgesetzt.
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Beim Schritt 310 wird die erste Größe U erfasst. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 311 fortgesetzt.
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Beim Schritt 311 wird die zweite Größe Ti ermittelt und im RAM abgespeichert. Die neue zweite Größe Ti beschreibt dabei die zuvor beim Schritt 302 ins RAM gespeicherte alte zweite Größe Ti und ersetzt somit den alten Messpunkt durch einen neuen Messpunkt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 312 fortgesetzt.
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Beim Schritt 312 wird die zweite Größe S, wie im Schritt 305 beschrieben, ermittelt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 313 fortgesetzt.
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Beim Schritt 313 wird, wie im Schritt 306 geprüft, ob die dritte Größe S größer als die vierte Größe SW ist. Falls Ja wird zu einem Schritt 315 verzweigt. Falls Nein wird zu einem Schritt 314 verzweigt.
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Beim Schritt 314 wird das erste Signal x = 0 gesetzt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 316 fortgesetzt.
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Beim Schritt 315 wird das erste Signal x auf den Wert Eins gesetzt. Anschließend wird das Verfahren beim Schritt 316 fortgesetzt.
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Beim Schritt 316 wird, wie beim Schritt 304 geprüft, ob die Variable i größer als N - 1 ist. Falls „Ja“ wird das Verfahren beim Schritt 309 fortgesetzt. Falls „Nein“ wird das Verfahren bei einem Schritt 317 fortgesetzt.
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Beim Schritt 317 wird die Variable i um Eins erhöht. Anschließend wird das Verfahren beim Schritt 310 fortgesetzt.
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In einer zweiten Ausführungsform wird zur Berechnung der dritten Größe S anstelle der Standardabweichung der zweiten Größe Ti eine Frequenz F der zweiten Größe Ti ermittelt. In bekannter Weise wird dazu beim Schritt 312 die Frequenz F aus den zweiten Größen T1, ..., TN ermittelt. Beispielweise wird die Frequenz F dadurch ermittelt, dass der zeitliche Abstand zwischen zwei Maximalwerten der zweiten Größen T1,..., TN ermittelt wird. Die Frequenz F wird beispielweise aus dem Mittelwert aller zeitlichen Abstände zwischen den Maxima der zweiten Größe Ti als Kehrwert des Mittelwerts ermittelt. Die übrigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens der zweiten Ausführungsform entsprechen den Schritten der ersten Ausführungsform.
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In einer dritten Ausführungsform wird der zeitliche Verlauf der zweiten Größe Ti mit einem vorgegebenen zeitlichen Sollverlauf Zi verglichen und die Schlechtwegstrecke erkannt, wenn mindestens eine der zweiten Größe Ti, ..., TN außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes TB um den vorgegebenen zeitlichen Sollverlauf Zi liegt.
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Der zeitliche Sollverlauf Zi ist in 4 dargestellt. Beispielsweise ist der zeitliche Sollverlauf Zi Null. Das Toleranzband TB wird beispielsweise symmetrisch um den Sollverlauf Zi gelegt. Das Toleranzband TB wird beispielsweise mit dem Abstand 1 Volt um den zeitlichen Sollverlauf Zi gelegt.
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Die Schritte der dritten Ausführungsform entsprechen den Schritten der ersten Ausführungsform, wobei in den Schritten 305 und 312 ein Maximalwert MAX und ein Minimalwert MIN aus allen N-Werten der zweiten Größe T1, ..., TN ermittelt wird. Anschließend wird beim Schritt 306 und beim Schritt 313 geprüft, ob der Maximalwert MAX größer als der zeitliche Sollverlauf Zi plus Toleranzband TB ist oder ob andererseits der Minimalwert MIN kleiner als der zeitliche Sollverlauf Zi minus des Toleranzbandes TB ist.
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Wie in 4 gezeigt, verstreicht vor dem Zurücksetzen des ersten Signals x eine Wartezeit tN, die beispielsweise von der vorgegebenen Anzahl N und den regelmäßigen Abständen tA abhängt. Die Wartezeit tN ergibt sich beispielsweise daraus, dass nach Ende des Schlechtwegs die erste Größe U und damit die zweite Größe Ti innerhalb des Toleranzbandes TB um den zeitlichen Sollverlauf Zi verläuft. Um das Zurücksetzen des zweiten Signals x bei jedem Eintreten des zeitlichen Verlaufs der zweiten Größe Ti in das Toleranzband TB um den zeitlichen Sollverlauf Zi zu vermeiden, wird das dritte Signal gemäß der dritten Ausführungsform erst nach der Wartezeit tN auf Null gesetzt. Dazu wird einen in 3 nicht dargestellten zusätzlichen Schritt, der zwischen den Schritten 313 und 314 ausgeführt wird, zusätzlich geprüft, ob die Wartezeit tN abgelaufen ist. Dazu wird beispielweise geprüft, ob die Variable i größer als N -1 ist. Falls die Variable i größer N - 1 ist, wird der Schritt 314 ausgeführt. Andernfalls wird direkt zum Schritt 317 verzweigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise als Computerprogrammprodukt umgesetzt und mittels eines Computerprogrammprodukts von einem Arbeitsplatzrechner in das Steuergerät 100 übertragen.