DE102010000867A1

DE102010000867A1 - Verfahren zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs

Info

Publication number: DE102010000867A1
Application number: DE102010000867A
Authority: DE
Inventors: Christian 71229 Pampus; Marcus 71642 Schneider; Volker 71277 Niemz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-07-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Fahrzeugsystem zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers (Ra) mindestens eines Rades (1) eines Fahrzeugs (2) auf einem Untergrund (3). Um die Genauigkeit des aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers (Ra) zu erhöhen, wird der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmesser (Ra) aus einem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser (R), einem gemessenen Radbeschleunigungssignal (aR) und einem korrigierten Fahrzeugbeschleunigungssignal (aK) ermittelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Fahrzeugsystem zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers.
Stand der Technik
Die Kenntnis des aktuellen Durchmessers beziehungsweise Umfangs eines Rades, insbesondere Reifens, an einem Fahrzeug ist zur exakten Bestimmung vieler Größen, beispielsweise der Radgeschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der gefahrenen Strecke, der Fahrzeugposition und der Fahrzeugausrichtung, notwendig. Auf der Radgeschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der gefahrenen Strecke, der Fahrzeugposition beziehungsweise der Fahrzeugausrichtung basieren wiederum viele Fahrzeugsysteme, wie das Antiblockiersystem (ABS), die Antischlupfregelung (ASR), das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), das Abstandshaltersystem (ACC, „active/adaptive cruise control”), das Kombiinstrument, die Parkhilfe (Parkpilot), die Toter-Winkel-Überwachung (SVA, „side view assistant”), der Kilometerstandzähler sowie videobasierte Systeme.
Herkömmlicherweise werden diese Größen durch Verrechnen der Radimpulszähler mit dem absoluten Radumfang ermittelt. Während die Anzahl der Radimpulse pro Radumdrehung bei einem Radimpulssensor unveränderlich und mechanisch festgelegt ist, ist der Raddurchmesser und Radumfang eine variierende Größe. Der Raddurchmesser und Radumfang kann beispielsweise je nach Reifentyp, beispielsweise Sommerreifen oder Winterreifen, Reifenhersteller, dem Grad der Abnutzung und dem Reifendruck um bis zu etwa 5% variieren.
Üblicherweise wird der Radumfang in einem Steuergerät einmal eingestellt und als ”gültig” angenommen oder er wird nach einem Reifenwechsel neu Ermittelt und in einer Werkstatt, beispielsweise mittels eines Diagnosegeräts, in den betroffenen Steuergeräten neu eingestellt, was zum Teil mit hohen Kosten verbunden ist.
Verändert sich der Radumfang ohne dass dies den betroffenen Steuergeräten bekannt gemacht wird, so arbeiten diese Steuergeräte mit fehlerhaften Daten, was zur Folge hat, dass auch deren Rechenergebnisse fehlerhaft sind. Beispielsweise geht der Fehler des Radumfangs direkt in den Fehler der Fahrgeschwindigkeit oder der gefahrenen Wegstrecke ein, da der Radumfang in die gefahrene Strecke pro Drehwinkel eingeht.
In der Folge kann beispielsweise ein semiautomatisch parkendes Fahrzeug zu früh in eine Parklücke einlenken und so eine Kollision mit den die Parklücke begrenzenden Objekten verursachen. Oder die Position innerhalb der Parklücke, insbesondere der Abstand des Fahrzeugs zum Bordstein, kann sich nach einem Reifenwechsel verändert. Oder die Tachoanzeige kann zu geringe Geschwindigkeiten anzeigen, woraufhin die Gefahr einer ungewollten Geschwindigkeitsüberschreitung steigt.
Die Druckschrift DE 10 2006 058 567 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Rades, bei dem die Radgeschwindigkeit aus der Rotationsgeschwindigkeit des Rades und einem vorgegebenen Radumfang, und der aktualisierte Radumfang aus einer Abweichung der Radgeschwindigkeit von einer unabhängigen, beispielsweise mit einem Beschleunigungssensor gemessenen Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird. Eine durch einen Beschleunigungssensor gemessene Referenzgeschwindigkeit kann jedoch unter anderem aufgrund einer Straßensteigung und/oder des Verhaltens einer Fahrzeugfederung ungenau oder sogar fehlerhaft sein
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers, insbesondere Reifenumfangs, -radius und/oder -durchmessers, mindestens eines Rades eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, auf einem Untergrund.
Erfindungsgemäß umfasst das einen oder mehrere Verfahrensschritte:

a) Messen mindestens eines raddrehungsabhängigen Messsignals an dem Rad und Ermitteln, insbesondere Berechnen, mindestens eines Radbeschleunigungssignals aus den gemessenen, raddrehungsabhängigen Messwerten und einem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser für das Rad;
b) Messen mindestens eines ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals mit einem Beschleunigungssensor, gleichzeitig mit der Messung in Verfahrensschritt a);
d1) Messen mindestens eines zweiten Fahrzeugbeschleunigungssignals mit einem Beschleunigungssensor zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum, in dem sich das Fahrzeug im Wesentlichen nicht oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, und Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals bezüglich des Einflusses der Gravitation auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe des gemessenen, zweiten Fahrzeugbeschleunigungssignals; und/oder
d2) Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe einer Tabelle, in der eine Vielzahl von unterschiedlichen Beschleunigungswerten einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugfederungsanteilswerten zugeordnet ist; und/oder
d3) Messen mindestens eines Abstandssignals zwischen dem Fahrzeug und dem Untergrund, und Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe des gemessenen, Abstandssignals; und
e) Ermitteln, insbesondere Berechnen, des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers aus dem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser, dem Radbeschleunigungssignal und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer „Beschleunigung” sowohl eine positive Beschleunigung, im Volksmund als Beschleunigung bezeichnet, als auch negative Beschleunigung, im Volksmund auch als Verlangsamen beziehungsweise Bremsen bezeichnet, verstanden. Unter den Begriffe „ermitteln aus” beziehungsweise ”berechnen aus” wird insbesondere verstanden, dass neben den genannten Parametern noch weitere Parameter in die Ermittlung beziehungsweise Berechnung einfließen können. Unter den Begriffen „im Wesentlichen nicht bewegt” beziehungsweise „im Wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt” kann insbesondere verstanden werden, dass geringe Abweichungen, beispielsweise von bis zu 2%, vom idealen Stillstand beziehungsweise von einer idealen konstanten Geschwindigkeit umfasst sind. Der Zeitpunkt oder der Zeitraum, in dem sich das Fahrzeug im Wesentlichen nicht oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, kann insbesondere anhand des Radimpulses, insbesondere durch einen Radimpulszähler, erkannt werden. Zum Beispiel kann eine unbeschleunigte Fahrt vorliegen, wenn die Ableitung der Radimpulszählerwerte Null ist.
Zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum, in dem das Fahrzeug im Stillstand ist oder sich in unbeschleunigter Fahrt befindet, kann angenommen werden, dass das Fahrzeugbeschleunigungssignal nur von der Gravitation, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Steigung der Straße, beeinflusst wird. Daher stellt das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal den, zu diesem Zeitpunkt beziehungsweise in diesem Zeitraum vorliegenden, gravitationsbedingten Offset dar, welcher beispielsweise bei einer steileren Straße größer sein als bei einer flacheren Straße. Durch Verfahrensschritt d1) kann daher vorteilhafterweise eine gravitationsbedingte, insbesondere straßensteigungsbedingte, Verfälschung des aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers vermieden werden.
Während einer positiven und negativen Beschleunigung kann das Fahrzeug fahrzeugfederungsbedingt im hinteren beziehungsweise vorderen Fahrzeugbereich bezogen auf die Fahrtrichtung einfedern beziehungsweise sich heben, was auch bildlich als „Nicken” des Fahrzeugs bezeichnet wird. Dieses kann unter Unständen zu einer Veränderung des Beschleunigungssignals führen. Durch die Verfahrensschritte d2) und d3) kann vorteilhafterweise eine fahrzeugfederungsbedingte Verfälschung des aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers vermieden werden.
Bei dem in Verfahrensschritt a) gemessenen, raddrehungsabhängigen Messsignal kann es sich beispielsweise um ein Messsignal aus Radimpulszählerwerten oder Rotationsgeschwindigkeitswerten handeln. Dementsprechend kann Verfahrensschritt a) mit einem Radimpulszähler durchgeführt werden. Das Radbeschleunigungssignal kann dabei zum Beispiel durch zweifaches Ableiten von Radimpulszählerwerten über die Zeit und anhand des angenommenen Radumfang beziehungsweise Raddurchmesser ermittelt, insbesondere berechnet, werden
Bei dem in Verfahrensschritt b) und/oder d1) gemessenen Fahrzeugbeschleunigungssignal kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal handeln. Dementsprechend kann der Beschleunigungssensor in Verfahrensschritt b) und/oder d1) ein Längsbeschleunigungssensor, beispielsweise eines Antiblockiersystems, sein. Insbesondere können die Verfahrensschritte b) und d1) mit einem einzigen Beschleunigungssensor, beispielsweise eines Antiblockiersystems, durchgeführt werden.
Die Tabelle in Verfahrensschritt d2) kann auf den Fahrzeugtyp des Fahrzeugs und/oder auf das Fahrzeug selbst ausgelegte sein. Insbesondere kann in der Tabelle in Verfahrensschritt d2) eine Vielzahl von unterschiedlichen Beschleunigungswerten einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugfederungsanteilswerten zugeordnet sein.
Das Messen des Abstandssignals kann in Verfahrensschritt d3) beispielsweise mit einem oder mehreren Sensoren, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, optischen Sensoren (Kameras), elektrisches Feldsensoren, Radarsensoren, insbesondere Ultraschallsensoren, durchgeführt werden.
Vorzugsweise werden das Radbeschleunigungssignal und das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal und gegebenenfalls das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal auf dieselbe Einheit normiert. Beispielsweise können das Radbeschleunigungssignal und die Fahrzeugbeschleunigungssignale einfach oder zweifach über der Zeit abgeleitet werden, und der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmesser aus dem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser, dem abgeleiteten Radbeschleunigungssignal und dem abgeleiteten, korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal ermittelt, insbesondere berechnet, werden. Der Vorteil hierbei ist, dass die Gravitation keinen Einfluss auf die abgeleiteten Signale hat.
Bei der Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers kann die Differenz oder der Quotient aus dem Radbeschleunigungssignal und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal beziehungsweise aus dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal und dem Radbeschleunigungssignal gebildet werden.
Insofern der angenommene Radumfang, -radius oder -durchmesser dem aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser entspricht, so ist die Differenz der beiden Signale null beziehungsweise der Quotient der beiden Signale eins. Weicht der angenommene Radumfang, -radius oder -durchmesser von dem aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser ab, beispielsweise aufgrund eines Reifenwechsels, Luftdruckwechsels oder durch Abnutzung, und so weiter, so weichen auch die beiden Signale voneinander ab und es resultiert eine Differenz ungleich null beziehungsweise ein Quotient ungleich eins.
Eine Abweichung zwischen dem Radbeschleunigungssignal und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal kann daher zur Ermittelung eines aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser und zur Korrektur des angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser verwendet werden.
Beispielsweise kann gemäß der folgenden Formel der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmesser berechnet beziehungsweise der angenommene Radumfang, -radius oder -durchmesser korrigiert werden:
wobei:

Ra: der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmessers,
R: der angenommene Radumfang, -radius oder -durchmesser,
aR: das Radbeschleunigungssignal und
aK: das korrigierte, erste Fahrzeugbeschleunigungssignal,

Im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal, insbesondere nur, über einen definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet. Beispielsweise kann das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal nur über einen Zeitraum von 10 Sekunden beziehungsweise Streckenabschnitt von 20 Metern gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet werden. Insofern Informationen über die Steigung des Untergrundes, beispielsweise über ein satellitengestütztes Navigationssystem, verfügbar sind, kann der definierte Zeitraum und/oder Streckenabschnitt auch länger sein. Auf diese Weise kann verhindert werden das Zeiträume beziehungsweise Streckenabschnitte, in denen die Einflüsse auf das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal nicht sicher bekannt sind nicht in die Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers einfließen.
Das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal kann dabei vor, nach und/oder während des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals mit dem gleichen Beschleunigungssensor oder einem anderen Beschleunigungssensor, vorzugsweise mit dem gleichen Beschleunigungssensor, gemessen werden. Vorzugsweise wird das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal direkt vor, direkt nach und/oder während des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals gemessen werden. Dies liegt darin begründet, dass sich das Messsignal von Beschleunigungssensoren, beispielsweise über die Zeit und/oder Temperatur, verändern kann, was auch als „driften” bezeichnet wird. Um dies zu Korrigieren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal direkt vor, direkt nach und/oder während des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals zu messen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal vor, insbesondere direkt vor, dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal gemessen. In diesem Fall kann das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal zur Korrektur des danach gemessenen, insbesondere im Anschluss daran gemessenen, ersten Fahrzugbeschleunigungssignals verwendet werden. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal beim Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise an einer Ampel, und das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über einen, nach dem Stillstand gefahrenen, definierten Zeitraum, beispielsweise von 10 Sekunden, beziehungsweise Streckenabschnitt, beispielsweise von 20 m, gemessen werden und das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über dem gefahrenen, definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt durch das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal korrigiert werden. So können einem Antiblockiersystem, Antischlupfregelungssystem, elektronischen Stabilitätsprogrammsystem, Abstandshaltersystem, Kombiinstrument, Toter-Winkel-Überwachungssystem, Kilometerstandzähler und/oder videobasierten System vorteilhafterweise die aktuellsten Daten über den Radumfang, -radius und/oder -durchmesser bereitgestellt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal nach dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal, insbesondere im Anschluss daran, gemessen. In diesem Fall kann das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal zur Korrektur des zuvor gemessenen, ersten Fahrzugbeschleunigungssignals verwendet werden. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal beim Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise zum Einparken in eine Parklücke, und das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über einen, vor dem Stillstand gefahrenen, definierten Zeitraum, beispielsweise von 10 Sekunden, beziehungsweise Streckenabschnitt, beispielsweise von 20 Meter, gemessen werden und das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über dem gefahrenen, definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt durch das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal korrigiert werden. So können einem Parkhilfesystem vorteilhafterweise die aktuellsten Daten über den Radumfang, -radius und/oder -durchmesser bereitgestellt werden.
Darüber hinaus können das erste und zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal gemeinsam gemessen werden. Dabei kann beispielsweise das gesamte Messsignal über einen gefahrenen, definierten Zeitraum beziehungsweise Steckenabschnitt als erstes Fahrzeugbeschleunigungssignal und ein Signalabschnitt, in dem sich das Fahrzeug im Wesentlichen nicht oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, als zweites Fahrzeugbeschleunigungssignal verwendet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt:

d0) Speichern eines oder mehrerer Radbeschleunigungssignale und/oder eines oder mehrerer erster Fahrzeugbeschleunigungssignale und/oder eines oder mehrerer zweiter Fahrzeugbeschleunigungssignale.

Auf diese Weise kann vorteilhafterweise zu einem späteren Zeitpunkt bestimmt werden, welche der Radbeschleunigungssignale, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignale und zweiten Fahrzeugbeschleunigungssignale in die Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers einfließen sollen.
Vorzugsweise ist eine Geradeausfahrt eine Eintrittsbedingung für definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt über das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal gemessen und/oder korrigiert und/zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet wird, da dann Querkräfte, welche ein entsprechenden Vergleich verschlechtern könnten, vernachlässigbar klein sind. Diese Bedingung ist besonders günstig, da diese im Gegensatz zu anderen Eintrittsbedingungen, beispielsweise einem festen großen Lenkradwinkel über eine größere Strecke, häufig auftritt. Eine Geradeausfahrt kann beispielsweise von einem Drehratensensor eines elektronischen Stabilitätsprogramms erkannt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über einen definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet, in dem sich das Fahrzeug geradeaus bewegt.
Um eine Verfälschung der Messwerte zu vermeiden, kann es zudem vorteilhaft sein, Schlupfsituationen oder Regeleingriffe, beispielsweise durch ein Antiblockiersystem, eine Antischlupfregelung und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm, herauszufiltern. Eine praktikable Lösung hierfür ist es, die Eingriffs-Signale der entsprechenden Systeme, welche meist auf einem Datenbus verfügbar sind, zu verwenden und auszuwerten.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher wird das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal über einen definierten Zeitraum beziehungsweise Streckenabschnitt gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet, in dem ein Antiblockiersystem, eine Antischlupfregelung und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm des Fahrzeugs nicht aktiviert ist.
Eine weitere Möglichkeit fahrzeugfederungsbedingte Veränderungen eines Beschleunigungssignals zumindest teilweise heraus zu filtern ist, eine Beschränkung der Höhe des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal, insbesondere nur, über einen definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet, in dem das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal einen definierten Maximalwert nicht überschreitet. Da eine Korrektur des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung durch eine Tabelle und insbesondere eine Abstandsmessung präziser ist, ist ein derartiges Vorgehen nicht zwangsläufig notwendig. Gegebenenfalls, beispielsweise zur Überprüfung und/oder Verbesserung der tabellenbasierten und/oder abstandsmessungsbasierten Korrektur, kann es jedoch von Vorteil sein, dennoch das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal durch einen definierten Maximalwert zu beschränken.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal, insbesondere nur, über einen definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet werden, in dem das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal einen definierten Minimalwert nicht unterschreitet. Beispielsweise kann der Minimalwert größer oder gleich dem Signalrauschen und/oder Quantisierungsrauschen des Beschleunigungssensors sein. Dies kann beispielsweise rein rechnerisch als auch mit Hilfe eines Filters, beispielsweise eines Tiefpassfilters, realisiert werden. Vorteilhafterweise kann so die Genauigkeit des ermittelten, aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers weiter gesteigert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmesser aus dem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser, einem zumindest annähernd maximalen Wert des Radbeschleunigungssignal und einem zumindest annähernd maximalen Wert des korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals ermittelt, insbesondere berechnet. Dabei können unter „zumindest annähernd maximalen Werten” eines Signals insbesondere sowohl Werte in einem Bereich von ≥ 90% bis < 100% des Maximalwerts des Signals als auch der Maximalwert des Signals selbst verstanden werden. Insofern der Maximalwert des Radbeschleunigungssignals und der Maximalwert des korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals nicht zeitgleich sind, können daher auch von einem Signal der Maximalwert und von dem anderen Signal ein zeitgleicher Werte in einem Bereich von ≥ 90% bis < 100% des Maximalwerts des jeweiligen Signals zur Ermittlung des aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmessers verwendet werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des ermittelten, aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers vorteilhafterweise weiter gesteigert werden.
Um zusätzlich trägheitsmomentbedingte Veränderungen eines Beschleunigungssignals, beispielsweise aufgrund von Lastwechseln, zu korrigieren, kann eine Messung des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals bei einer konstanten Beschleunigung des Fahrzeugs vorteilhaft sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal, insbesondere nur, über einen definierten Zeitraum und/oder Streckenabschnitt korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet, in dem das Fahrzeug im Wesentlichen konstant beschleunigt. Unter dem Begriff „im Wesentlichen konstant beschleunigen” kann dabei insbesondere verstanden werden, dass geringe Abweichungen, beispielsweise von bis zu 2%, von einer idealen konstanten Beschleunigung umfasst sind.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt:

f1) Ausgeben des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers aus Verfahrensschritt e), beispielsweise sofort nach dessen Vorliegen, an mindestens ein System des Fahrzeugs.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt:

f2) Ausgeben eines aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers aus Verfahrensschritt e) an mindestens ein System des Fahrzeugs, wenn mehrere, beispielsweise fünfzig, insbesondere aufeinander folgend, in Verfahrensschritt e) ermittelte Radumfänge, -radien oder -durchmesser innerhalb eines definierten Toleranzbereichs, beispielsweise von ±1%, liegen.

Beispielsweise kann ein anteilig auf dem in Verfahrensschritt e) ermittelten Radumfang, -radius oder -durchmesser beruhender Radumfang, -radius oder -durchmesser gemäß der folgenden Formel berechnet werden: R_end = R_beg·k + R_a·(1 – k) wobei

Rend: der anteilig auf dem in Verfahrensschritt e) ermittelten Radumfang, -radius oder -durchmesser beruhende Radumfang, -radius oder -durchmesser,
Rbeg: der vorherige, beispielsweise der angenommene, Radumfang, -radius oder -durchmesser, und
k: eine Zahl zwischen 0 und 1,

f3) Ausgeben eines anteilig auf dem in Verfahrensschritt e) ermittelten Radumfang, -radius oder -durchmesser beruhenden Radumfangs, -radius oder -durchmessers, an mindestens ein System des Fahrzeugs.

Beispielsweise in den Verfahrensschritten f1), f2) und/oder f3) ein Radumfang, -radius oder -durchmesser an mindestens ein System des Fahrzeugs, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antiblockiersystem, Antischlupfregelung, elektronischem Stabilitätsprogramm, Abstandshaltersystem, Kombiinstrument, Parkhilfe, Toter-Winkel-Überwachung, Kilometerstandzähler, Videosystem und Kombinationen davon, ausgegeben werden. Verfahrensschritt f3) kann dabei mit Verfahrensschritt f2) kombiniert werden.
Beispielsweise, wenn in den Verfahrensschritten f1), f2) und/oder f3) ein Radumfang, -radius oder -durchmesser an ein System ausgegeben wird, welches unmittelbar im Zusammenhang mit einem Radumfang, -radius oder -durchmesser steht und derart ausgelegt ist, dass kleinere Abweichungen, beispielsweise von bis zu 1,5%, oder von bis zu 2,0%, zu keinen gravierenden Funktionseinbußen führen, kann das Verfahren vor den Verfahrensschritten f1) bis f3) weiterhin den Verfahrensschritt:

f0) Überprüfen, ob der auszugebende Radumfang, -radius oder -durchmesser in dem Toleranzbereich (beispielsweise Reifenumfang von ≥ 1,95 m bis ≤ 2,05 m) des, den Radumfang, -radius oder -durchmesser annehmenden Systems ist,

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers, insbesondere Reifenumfangs, -radius und/oder -durchmessers, mindestens eines Rades eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs.

– einen Raddrehungssensor, beispielsweise einen Radimpulszähler, zum Messen mindestens eines raddrehungsabhängigen Messsignals an dem Rad,
– einen Beschleunigungssensor zum Messen mindestens eines ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals,
– eine Auswerte- und Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist,
– ein Radbeschleunigungssignal aus dem, vom Raddrehungssensor gemessenen, raddrehungsabhängigen Messsignal und einem gespeicherten Radumfang, -radius oder -durchmesser für das Rad zu ermitteln, insbesondere zu berechnen, und
– das, von dem Beschleunigungssensor gemessene, erste Fahrzeugbeschleunigungssignal bezüglich des Einflusses der Gravitation und/oder der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung, zu korrigieren, und
– einen aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser aus dem gespeicherten Radumfang, -radius oder -durchmesser, dem Radbeschleunigungssignal und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal zu ermitteln, insbesondere berechnen, und gegebenenfalls an ein anderes System des Fahrzeugs auszugeben.

Das erfindungsgemäße Fahrzeugsystem kann insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen.
Im Rahmen einer Ausführungsform des Fahrzeugsystems umfasst das System mindestens einen Untergrundabstandssensor zum Messen mindestens eines Abstandssignals zwischen dem Fahrzeug und dem Untergrund unter dem Fahrzeug. Der Untergrundabstandssensor kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, optischen Sensoren (Kameras), elektrisches Feldsensoren, Radarsensoren, insbesondere Ultraschallsensoren.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeug auf einem Untergrund mit Steigung;
2 einen schematischen Graphen zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Radbeschleunigungssignals von dem, bei der Ermittlung des Radbeschleunigungssignals angenommenen Radumfang, -radius und -durchmesser;
3 einen schematischen Graphen zur Veranschaulichung des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals vor und nach der Korrektur bezüglich des Einflusses der Gravitation auf die gemessene Beschleunigung; und
4 einen schematischen Graphen zur Veranschaulichung des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals vor und nach der Korrektur bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung.
1 zeigt ein Fahrzeug 2 auf einem Untergrund 3 mit Steigung, beispielsweise einem Hang, welches eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers der Räder 1 des Fahrzeugs 2 aufweist. 1 zeigt, dass das Fahrzeugsystem einen Raddrehungssensor 4 zum Messen mindestens eines raddrehungsabhängigen Messsignals an dem Rad 1, einen Beschleunigungssensor 5 zum Messen mindestens eines ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals a_F, eine Auswerte- und Steuereinheit 6 und einen Untergrundabstandssensor 7 zum Messen mindestens eines Abstandssignals d zwischen dem Fahrzeug 2 und dem Untergrund 3 unter dem Fahrzeug 2 umfasst. Aus dem vom Raddrehungssensor 4 gemessenen, raddrehungsabhängigen Messwerten und einem gespeicherten/angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser für das Rad 1 kann durch die Auswerte- und Steuereinheit 6, insbesondere unter Durchführung des Verfahrensschritt a), ein Radbeschleunigungssignal a_R ermittelt werden. Durch die Auswerte- und Steuereinheit 6 kann weiterhin, insbesondere unter Durchführung der Verfahrensschritte d1) und/oder d2) und/oder d3) das, von dem Beschleunigungssensor 5 gemessene, erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F bezüglich des Einflusses der Gravitation F und/oder der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung korrigiert und als korrigiertes, erstes Fahrzeugbeschleunigungssignal a_K zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet werden. Schließlich kann durch die Auswerte- und Steuereinheit 6, insbesondere unter Durchführung der Verfahrensschritte e), ein aktualisierter Radumfang, -radius oder -durchmesser aus dem gespeicherten Radumfang, -radius oder -durchmesser, dem Radbeschleunigungssignal a_R und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal a_K ermittelt werden.
1 illustriert, dass das Fahrzeug 2 an einer Ampel 8 steht. In einem Zeitraum, beeinflusst das Fahrzeugbeschleunigungssignal des Beschleunigungssensors 5 nur die Gravitation F. Von dem Raddrehungssensor 4, welcher beispielsweise ein Radimpulssensor ist, erhält die Steuer- und Auswerteeinheit 6, die aktuellen raddrehungsabhängigen Messsignale, beispielsweise Radimpulszählerwerte, welche sich aufgrund des Stillstands des Fahrzeugs 2 für eine definierte Mindestzeit nicht geändert haben. Dem kann die Steuer- und Auswerteeinheit 6 entnehmen, dass das Fahrzeug nicht bewegt wird und eine zweites Fahrzeugbeschleunigungssignal a_G gemessen und gemäß Verfahrensschritt d1) als gravitationsbedingter Offsetwert verwendet werden kann, um ein zuvor oder anschließend gemessenes, erstes Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F diesbezüglich zu korrigieren. Fährt das Fahrzeug 2 anschließend an so wirkt nicht nur die Gravitationskraft F, sondern auch die Beschleunigung des Fahrzeugs als solches auf den Beschleunigungssensor 5, so dass das im Anschluss gemessene, erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F bezüglich der zuvor bestimmten Gravitationskomponente a_G korrigiert werden muss. Sobald das Fahrzeug 2 losfährt, das heißt aus dem Stillstand beschleunigt, kann aus den Radimpulszählerwerten aus und einem angenommenen Wert für den Reifenumfang mittels zweifacher Ableitung nach der Zeit ein Maß für die Radbeschleunigung a_R berechnet werden.
2 zeigt, dass dabei das Radbeschleunigungssignal a_R stark von dem angenommenen Radumfang, -radius und -durchmesser abhängt. Insbesondere wird mit steigendem Radumfang, -radius und -durchmesser die Amplitude des berechneten Radbeschleunigungssignals 10, 11, 12 größer.
3 zeigt einen schematischen Graphen zur Veranschaulichung des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals vor a_F und nach a_K der Korrektur durch ein, während des Stillstands des Fahrzeugs gemessenes, zweites Fahrzeugbeschleunigungssignal a_G und einen Tiefpassfilter. 3 veranschaulicht, dass das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F grundsätzlich sowohl über einen langen als auch über einen kurzen, definierten Zeitraums t und/oder Streckenabschnitts s korrigiert und zur Ermittlung des aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser verwendet werden kann. Um einen sich ändernden Einfluss der Steigung zu minimieren, kann die Erfassung, Korrektur und Ermittlung jedoch auch nur über einen kurzen definierten Zeitraum t und/oder Streckenabschnitt s erfolgen. 3 veranschaulicht weiterhin, dass das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal a_G sowohl vor dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F gemessen und zur Korrektur des danach gemessenen ersten Fahrzugbeschleunigungssignals a_F verwendet als auch nach dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F gemessen und zur Korrektur des zuvor gemessenen ersten Fahrzugbeschleunigungssignals a_F verwendet werden kann. Ferner zeigt 3, dass in dem dargestellten Beispiel der Verlauf des ersten, korrigierten Fahrzeugbeschleunigungssignals ak im Wesentlichen dem Verlauf des Radbeschleunigungssignals a_R entspricht und somit in diesem Fall der Radumfang, -radius und -durchmesser korrekt angenommen wurde.
4 zeigt einen schematischen Graphen zur Veranschaulichung des ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals vor a_F und nach a_K der Korrektur bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung beziehungsweise des „Fahrzeugnickens” auf die gemessene Beschleunigung. 4 zeigt, dass das Längsbeschleunigungssignal durch auftretende Nickbewegungen verfälscht ist und dass der dadurch entstehende Offset für positive und negative Beschleunigungsvorgänge symmetrisch ist. Das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F kann gemäß Verfahrensschritt d2) und/oder d3) vorteilhafterweise mit Hilfe einer Tabelle, in der eine Vielzahl von unterschiedlichen Beschleunigungswerten einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugfederungsanteilswerten zugeordnet ist und/oder eines gemessenen Abstandssignals d zwischen dem Fahrzeug 2 und dem Untergrund 3 korrigiert werden. Darüber hinaus veranschaulicht 4, dass der „Nickeffekt” dadurch reduziert werden kann, dass das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F über einen definierten Zeitraum t und/oder Streckenabschnitt s gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers verwendet wird, in dem das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal a_F einen definierten Maximalwert a_max nicht überschreitet. Zudem illustriert 4 einen definierten Minimalwert a_min zur Unterdrückung von Signalrauschen und/oder Quantisierungsrauschen des Beschleunigungssensors 5.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006058567 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers (R_a) mindestens eines Rades (1) eines Fahrzeugs (2) auf einem Untergrund (3), umfassend einen oder mehrere Verfahrensschritte: a) Messen mindestens eines raddrehungsabhängigen Messsignals an dem Rad (1) und Ermitteln mindestens eines Radbeschleunigungssignals (a_R) aus den gemessenen, raddrehungsabhängigen Messwerten und einem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser (R) für das Rad (1); b) Messen mindestens eines ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_F) mit einem Beschleunigungssensor, gleichzeitig mit der Messung in Verfahrensschritt a); d1) Messen mindestens eines zweiten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_G) mit einem Beschleunigungssensor, zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum, in dem sich das Fahrzeug (2) im Wesentlichen nicht oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, und Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_F) bezüglich des Einflusses der Gravitation (F) auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe des gemessenen, zweiten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_G); und/oder d2) Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_F) bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe einer Tabelle, in der eine Vielzahl von unterschiedlichen Beschleunigungswerten einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugfederungsanteilswerten zugeordnet ist; und/oder d3) Messen mindestens eines Abstandssignals (d) zwischen dem Fahrzeug (2) und dem Untergrund (3) und Korrigieren des gemessenen, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_F) bezüglich des Einflusses der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung mit Hilfe des gemessenen, Abstandssignals (d); und e) Ermitteln des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_a) aus dem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser (R), dem Radbeschleunigungssignal (a_R) und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_K).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) über einen definierten Zeitraum (t) beziehungsweise Streckenabschnitt (s) gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_a) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_G) vor dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) gemessen und zur Korrektur des danach gemessenen ersten Fahrzugbeschleunigungssignals (a_F) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_G) nach dem ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) gemessen und zur Korrektur des zuvor gemessenen ersten Fahrzugbeschleunigungssignals (a_F) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt: d0) Speichern eines oder mehrerer Radbeschleunigungssignale (a_R) und/oder eines oder mehrerer erster Fahrzeugbeschleunigungssignale (a_F) und/oder eines oder mehrerer zweiter Fahrzeugbeschleunigungssignale (a_G), umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) über einen definierten Zeitraum (t) beziehungsweise Streckenabschnitt (s) gemessen und/oder korrigiert und/oder zur Ermittlung des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_a) verwendet wird, – in dem sich das Fahrzeug (2) geradeaus bewegt; und/oder – in dem ein Antiblockiersystem, eine Antischlupfregelung und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm des Fahrzeugs (2) nicht aktiviert ist; und/oder – in dem das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) einen definierten Maximalwert (a_max) nicht überschreitet; und/oder – in dem das erste Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) einen definierten Minimalwert (a_min) nicht unterschreitet; und/oder – in dem das Fahrzeug (2) im Wesentlichen konstant beschleunigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der aktualisierte Radumfang, -radius oder -durchmesser (R_a) aus dem angenommenen Radumfang, -radius oder -durchmesser (R), einem zumindest annähernd maximalen Wert des Radbeschleunigungssignal (a_R) und einem zumindest annähernd maximalen Wert des korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_K) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte: f1) Ausgeben des aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_a) aus Verfahrensschritt e) an mindestens ein System des Fahrzeugs (2), oder f2) Ausgeben eines aktualisierten Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_a) aus Verfahrensschritt e) an mindestens ein System des Fahrzeugs (2), wenn mehrere in Verfahrensschritt e) ermittelte Radumfänge, -radien oder -durchmesser (R_a) innerhalb eines definierten Toleranzbereichs liegen; und/oder f3) Ausgeben eines anteilig auf dem in Verfahrensschritt e) ermittelten Radumfang, -radius oder -durchmesser (R_a) beruhenden Radumfangs, -radius oder -durchmessers (R_end) an mindestens ein System des Fahrzeugs (2) umfasst.
Fahrzeugsystem zur Ermittlung eines aktualisierten Radumfangs, -radius und/oder -durchmessers (R_a) mindestens eines Rades (1) eines Fahrzeugs (2), umfassend – einen Raddrehungssensor (4) zum Messen mindestens eines raddrehungsabhängigen Messsignals an dem Rad (1), – einen Beschleunigungssensor (5) zum Messen mindestens eines ersten Fahrzeugbeschleunigungssignals (a_F), – eine Auswerte- und Steuereinheit (6), welche dazu ausgelegt ist, – ein Radbeschleunigungssignal (a_R) aus dem, vom Raddrehungssensor (4) gemessenen, raddrehungsabhängigen Messsignal und einem gespeicherten Radumfang, -radius oder -durchmesser (R) für das Rad (1) zu ermitteln, und – das, von dem Beschleunigungssensor (5) gemessene, erste Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_F) bezüglich des Einflusses der Gravitation (F) und/oder der Fahrzeugfederung auf die gemessene Beschleunigung zu korrigieren, und – einen aktualisierten Radumfang, -radius oder -durchmesser (R_a) aus dem gespeicherten Radumfang, -radius oder -durchmesser (R), dem Radbeschleunigungssignal (a_R) und dem korrigierten, ersten Fahrzeugbeschleunigungssignal (a_K) zu ermitteln.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens einen Untergrundabstandssensor (7) zum Messen mindestens eines Abstandssignals (d) zwischen dem Fahrzeug (2) und dem Untergrund (3) unter dem Fahrzeug (2) umfasst.