DE102010041967A1

DE102010041967A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges in Fahrtrichtung

Info

Publication number: DE102010041967A1
Application number: DE102010041967A
Authority: DE
Inventors: Johannes KEMLER; Joachim Staudinger; Dr. Würthner Maik
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-05
Also published as: WO2012045556A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges (1) in Fahrtrichtung (3) vorgeschlagen, wobei die Neigung des Fahrzeuges (1) aus den Ausgangssignalen eines vorhandenen Drehraten- und Beschleunigungssensors (2) bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, dass bei automatisierten Fahrzeuggetrieben Sensoren zur Ermittlung des Fahrzustandes eingesetzt werden. Beispielsweise werden zusätzlich Neigungssensoren zur Ermittlung der Neigung des Fahrzeuges in Fahrtrichtung verwendet. Dadurch kann direkt ermittelt werden, ob sich das Fahrzeug an einer Steigung, an einem Gefälle oder in einer Ebene befindet, und somit die Getriebefunktionalität entsprechend darauf angepasst werden.
Ferner ist es bekannt, dass kostengünstige kombinierte Drehraten-Beschleunigungssensoren bei Fahrzeugen im Rahmen von Fahrdynamikregelsystemen zum Ermitteln der Gierrate und der Querbeschleunigung eingesetzt werden.
Beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 337 861 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtungsanordnung zum Verarbeiten von analogen Ausgangssignalen von Sensoren bekannt. Es werden mehrere Drehratensensoren in verschiedenen Winkelstellungen vorgesehen, um somit die Bewegung und die Geschwindigkeit eines Objekts zu ermitteln.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Ermitteln der Neigung des Fahrzeuges anzugeben, bei dem die Neigung ohne einen zusätzlichen kostenintensiven Neigungssensor ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Zeichnung ergeben.
Somit wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges in Fahrtrichtung bzw. Längsrichtung vorgeschlagen, bei dem die Neigung des Fahrzeuges aus den Ausgangssignalen mit einem bereits vorhandenen Drehraten-Beschleunigungssensor bestimmt wird. Durch die erfindungsgemäßgemäße Auswertung der gegebenen Ausgangssignale des Beschleunigungssensors, der z. B. im Rahmen von Fahrdynamikregelsystemen in jedem Fahrzeug bereits vorhanden ist, lässt sich die Steigung bzw. das Gefälle ohne zusätzlichen Neigungssensor bestimmen, welche das Fahrzeug befährt, um mit diesen Angaben kostengünstig die Getriebefunktionalität weiter zu optimieren. Ein sonst erforderlicher zusätzlicher Neigungssensors ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren in vorteilhafter Weise nicht mehr notwendig.
Beispielsweise kann durch die erfasste Längsbeschleunigung des Fahrzeuges auch die Neigung des Fahrzeuges ermittelt werden, da bei Steigungen und Gefällen auch die Erdbeschleunigung auf den Beschleunigungssensor wirkt. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass Beschleunigungen aufgrund einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Steigungs- beziehungsweise Neigungsberechnung verfälschen können, so dass daher die ermittelte und gemessene Beschleunigung entsprechend kompensiert werden müssen.
Vorzugsweise kann die Fahrzeugbeschleunigung aufgrund einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit aus den der Getriebesteuerung bereits bekannten Größen der Raddrehzahl oder der Abtriebsdrehzahl berechnet beziehungsweise bestimmt werden.
Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Auswertung der Sensorsignale vorgesehen, dass eine auftretende Querbeschleunigung des Fahrzeuges bei der Ermittlung der Neigung des Fahrzeuges unter bestimmten Umständen berücksichtigt wird. Wenn nämlich das Fahrzeug zum Beispiel eine Kurve durchfährt, wirkt eine Zentripetalbeschleunigung auf das Fahrzeug. Sofern der verwendete Beschleunigungssensor nicht in beziehungsweise an der Drehachse des Fahrzeuges angeordnet ist, wirkt diese Querbeschleunigung auch auf den Beschleunigungssensor und verfälscht damit die Neigung- beziehungsweise Steigungsberechnung. Deshalb wird eine auftretende Querbeschleunigung des Fahrzeuges ermittelt und bei der Bestimmung der Neigung berücksichtigt, wenn der Beschleunigungssensor zum Erfassen der Längsbeschleunigung außerhalb der Drehachse angeordnet ist.
In besonders vorteilhafter Weise wird bei dem Verfahren die Berücksichtigung der Querbeschleunigung bei der Bestimmung der Neigung in Abhängigkeit des Abstandes zwischen dem Einbauort des Beschleunigungssensor und der Drehachse des Fahrzeuges durchgeführt wird, um den Einfluss der Querbeschleunigung auf den Längsbeschleunigungssensor bei einer Kurvenfahrt optimal zu kompensieren.
Gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Querbeschleunigung die auftretende Zentripetalbeschleunigung an einer Messachse quer zur Fahrtrichtung ermittelt wird. Dies ist mit dem bereits vorhandenen zwei Messachsen aufweisenden Drehraten-Beschleunigungssensor auf einfachste Weise möglich. Es ist jedoch auch möglich, dass die Querbeschleunigung aus der bekannten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Kurvenradius gemäß der Formel a_r = r·w² berechnet wird. Dabei kann der Kurvenradius r aus dem bekannten Lenkwinkel oder aus der Differenz der Raddrehzahlen der Räder einer Achse des Fahrzeuges bestimmt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Steigungs- beziehungsweise Neigungsbestimmung auch eventuell im Betrieb des Fahrzeuges auftretende Nickbewegungen berücksichtigt. Wird das Fahrzeug zum Beispiel beschleunigt oder abgebremst, führt das Fahrzeug aufgrund des Fahrwerkes sowie der Reifen so genannte Nickbewegungen aus, die dann die Neigungsbestimmung verfälschen, da die Lage des Beschleunigungssensors nicht mehr der Fahrbahnneigung entspricht. Erfindungsgemäß können über die Auswertung des vorhandenen Drehratensensors, welcher Fahrzeugbewegungen um die Querachse erfasst, Nickbewegungen erkannt werden und bei der Neigungsermittlung berücksichtigt werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem vorhandenen kombinierten Drehraten- und Beschleunigungssensor 2 zur Messung der Längsbeschleunigung entlang der beispielhaft angedeuteten Fahrtrichtung 3 und zur Messung von Nickbewegungen des Fahrzeuges 1, welche durch entsprechende Pfeile 5 angedeutet sind. Wenn der Drehraten- und Beschleunigungssensor 2 in der Drehachse des Fahrzeuges angeordnet ist, ist die Berechnung einer Querbeschleunigung nicht erforderlich, da eine Korrektur der Neigungsberechnung aufgrund von auftretenden Querbeschleunigung nicht erforderlich ist.
Wenn jedoch der Drehraten- und Beschleunigungssensor 2 nicht in der Drehachse des Fahrzeuges angeordnet ist, kann optional der Beschleunigungssensor 2 auch zur Messung der quer zur Fahrtrichtung auftretenden Querbeschleunigung des Fahrzeuges eingesetzt werden, um eine entsprechende Korrektur bei der Neigungsberechnung durchzuführen. Durch die Ausrichtung der Messachse 4 genau quer zur Fahrtrichtung 3 kann die Zentripetalbeschleunigung während einer Kurvenfahrt gemessen werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: kombinierter Drehraten-Beschleunigungssensor
3: Fahrtrichtung
4: Messachse quer zur Fahrtrichtung
5: Pfeile für Nickbewegungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1337861 B1 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges (1) in Fahrtrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Fahrzeuges (1) aus den Ausgangssignalen eines vorhandenen Drehraten- und Beschleunigungssensors (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erfassten Längsbeschleunigung des Fahrzeuges (1) die Neigung berechnet wird, wobei eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Raddrehzahl oder der Abtriebsdrehzahl bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auftretende Querbeschleunigung des Fahrzeuges (1) aufgrund einer wirkenden Zentripetalbeschleunigung ermittelt und bei der Bestimmung der Neigung kompensiert wird, wenn der Beschleunigungssensor (2) außerhalb der Drehachse des Fahrzeuges (1) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges (1) bei der Bestimmung der Neigung in Abhängigkeit des Abstandes zwischen dem Einbauort des vorhandenen Beschleunigungssensors (2) und der Drehachse des Fahrzeuges durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeuges (1) durch die Erfassung der Zentripetalbeschleunigung an einer Messachse (4) quer zur Fahrtrichtung (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Kurvenradius ermittelt wird, wobei der Kurvenradius aus dem Lenkwinkels oder aus der Differenz der Raddrehzahlen der Räder einer Achse des Fahrzeuges (1) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auftretende Nickbewegungen des Fahrzeuges (1) mit dem vorhandenen Drehraten-Beschleunigungssensor (2) ermittelt werden und bei der Bestimmung der Neigung kompensiert werden.