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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 6. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zu Verbesserung der Regelgenauigkeit von automatischen Niveauregelsystemen im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere bei so genannten Luftfederfahrwerken.
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Bei den gängigen Niveauregelsystemen werden die Radeinfederungen fortlaufend gemessen und tiefpassgefiltert, wobei eine Zeitkonstante der Tiefpassfilterung zwischen 50 und 300 Sekunden liegen kann. Weicht die Filtergrenze von einem gesetzten Sollwert mehr als einen festgelegten Toleranzwert ab, so wird eine Korrekturregelung ausgelöst. Während des Regelvorganges dürfen die Höhenwerte jedoch nur kurzeitgefiltert sein, z. B. über eine Zeitintervall mit einer Zeitdauer von 0,2 Sekunden. Zum Beispiel aufgrund von Fahrbahnunebenheiten kann es dazu kommen, dass aufgrund einer Bodenwelle oder Bodensenke das Regelziel vorzeitig als erreicht angesehen wird, obwohl die gewünschte Niveauverstellung noch nicht abgeschlossen war. Um diesen Effekt zu minimieren können z. B. die Toleranzwerte ausreichend groß gewählt werden, wodurch sich jedoch nachteilig ergibt, dass das Fahrzeug schief stehen kann, wodurch Optik und Fahrverhalten dann nicht optimal sind.
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Es existieren bereits Kraftfahrzeuge, die eine Niveauregeleinrichtung zur Regelung eines Abstandes zwischen einem Fahrzeugchassis und einem Fahrzeugaufbau beschreiben. So offenbart die
EP 0 844 114 A2 eine mit einem Druckmittel arbeitende Niveauregeleinrichtung, bei der Druckmittelkammern für Luft vorgesehen sind, die einen Fahrzeugaufbau tragen. Weiter ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die mit den Druckmittelkammern verbunden ist. Die Ventileinrichtung ist mit einer Druckmittelquelle oder mit einer Druckmittelsenke verbindbar und dient zur Luftmengenveränderung in den Druckmittelkammern. Weiter sind Sensoren vorgesehen, welche Ist-Abstände zwischen Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau ermitteln. Ferner ist eine Regeleinrichtung vorgesehen, der freiwählbare Soll-Abstände zwischen den Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau vorgebbar sind und die die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von der Regelabweichung, nämlich den Differenzen zwischen den entsprechenden Soll- und Ist-Abständen steuert. Eine Steuerung erfolgt durch Druckveränderung bzw. durch Veränderung der Luftmengen in den Druckmittelkammern, wobei die Ist-Abstände gleich den Soll-Abständen werden.
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Es ergibt sich nachteilig, dass Einflüsse, wie z. B. Fahrbahnanregungen und Beschleunigungen des Fahrzeuges, eine Genauigkeit der mittels der Sensoren erfassten Ist-Abstände in unbekannter Weise beeinflussen. Dies kann zu einer ungenauen Einstellung des Fahrzeugniveaus und/oder zu unerwünschten Dauerregelungen führen, da ein gewünschtes Regelziel aufgrund immer wieder verfälschter Sensorsignale nicht erreicht wird.
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Aus der
DE 195 39 887 A1 ist ein System zur Regelung eines Fahrzeugaufbauniveaus auf ein vorgebbares Niveau mit einem Regelungstotband um das vorgebbare Niveau und mit wenigstens einem bei bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einstellbaren Betriebszustand zur Minimierung der Regelvorgänge beim Be- und/oder Entladen des Fahrzeugs bekannt, wobei in dem einstellbaren Betriebszustand das Regelungstotband vergrößert wird. Dabei kann das Regelungstotband beim Be- und/oder Entladen auf einen Wert gesetzt werden, der größer als der Wert des Regelungstotbandes während der Fahrzeugfahrt ist.
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Aus der
EP 1 925 471 B1 ist ein Verfahren zur Niveauregelung eines pneumatisch gefederten Fahrzeugs bekannt, bei dem Niveauwerte des Fahrzeugaufbaus ermittelt und durch Ansteuerung von Luftbälgen innerhalb von Sollniveau-Toleranzgrenzen geregelt werden, wobei eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird und die Sollniveau-Toleranzgrenzen in Abhängigkeit von der ermittelten Querbeschleunigung festgesetzt werden. Dabei werden an der kurveninneren Fahrzeugseite und der kurvenäußeren Fahrzeugseite unterschiedliche Sollniveau-Toleranzgrenzen festgesetzt, wobei an der kurveninneren Seite die obere Sollniveau-Toleranzgrenze weiter nach oben festgesetzt wird als an der kurvenäußeren Seite und/oder an der kurvenäußeren Seite die untere Sollniveau-Toleranzgrenze tiefer als an der kurveninneren Seite festgesetzt wird.
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Aus der
EP 0 318 013 A2 ist ein Fahrzeughöhenregelsystem bekannt, mit einem Aufhängungssystem zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Aufhängungsglied, das drehbar ein Fahrzeugrad trägt. Das Aufhängungssystem weist eine Kammer mit variablem Druck auf, die mit einem Arbeitsfluid zur Erzeugung einer Aufhängungskraft zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus auf dem Aufhängungsglied gefüllt ist. Weiter weist das Fahrzeughöhenregelsystem einen Fluidkreislauf auf, der eine Quelle für ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid umfasst und mit der Kammer zur Einstellung des Drucks verbunden ist. Weiter weist das System einen ersten Sensor zur Überwachung der Höhe des Fahrzeugaufbaus und zur Erzeugung eines ersten, entsprechenden Sensorsignals und einen zweiten Sensor zur Überwachung eines vorgegebenen Fahrparameters des Fahrzeugs und zur Erzeugung eines zweiten, entsprechenden Sensorsignals auf. Schließlich weist das System noch eine Steuereinrichtung zur Festsetzung eines Zielhöhenbereiches des Fahrzeugs in Bezug auf eine vorgegebene Zielhöhe auf der Basis des zweiten Sensorsignalwertes und zur Steuerung des Fluidkreislaufes zur Einstellung der Aufhängungskraft zur Aufrechterhaltung der Fahrzeughöhe innerhalb des Fahrzeug-Zielhöhenbereichs auf der Basis des ersten Sensorsignalwertes. Dabei ist der Fahrzeug-Fahrparameter, der durch den zweiten Sensor überwacht wird, ein Instabilitätsfaktor des Fahrzeugaufbaus in Bezug auf eine Stellungsänderung des Fahrzeugaufbaus. Der Fahrzeug-Zielhöhenbereich ist derart variabel entsprechend Änderungen des zweiten Sensorsignalwertes, dass, wenn der zweite Sensorsignalwert einen größeren Wert der Fahrzeugaufbau-Stellungsänderung anzeigt, der Fahrzeug-Zielhöhenbereich auf einen weiten Bereich eingestellt wird, und wenn der zweite Sensorsignalwert einen kleineren Wert der Fahrzeugstellungsänderung anzeigt, der Fahrzeug-Zielhöhenbereich auf einen engen Bereich gesetzt wird. Das zweite Sensorsignal kann dabei eine Längs-, Quer- und/oder Vertikalbeschleunigung sein.
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Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeuges zu schaffen, welche eine verbesserte, insbesondere zuverlässigere und genauere, Einstellung eines gewünschten Fahrzeugniveaus ermöglichen, wobei eine Auswirkung einer Verfälschung von Sensorsignalen, die Ist-Abstände repräsentieren, aufgrund von Fahrbahnanregungen und Fahrzeugbeschleunigungen reduziert wird.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Ein Fahrzeugniveau bezeichnet hierbei einen Abstand zwischen Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau. Das Verfahren betrifft auch eine Einstellung mehrerer Fahrzeugniveaus, beispielsweise von einem Fahrzeugniveau, welches einen Abstand einer Vorderachse von einem Fahrzeugaufbau bezeichnet, und ein am Fahrzeugniveau, welches einen Abstand einer Hinterachse von einem Fahrzeugaufbau bezeichnet. Auch können Fahrzeugniveaus die Abstände zwischen Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau im Bereich der jeweiligen Räder des Fahrzeuges umfassen. Bei einem Fahrzeug mit vier Rädern können somit vier Fahrzeugniveaus mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt werden.
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Mindestens eine Erfassungseinrichtung erfasst mindestens einen Ist-Abstand zwischen mindestens einer Fahrzeugachse oder einem Rad zugeordneten Teil der Fahrzeugachse und mindestens einem Fahrzeugaufbau und erzeugt ein den Ist-Abstand repräsentierendes Signal.
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Die Erfassungseinrichtung kann hierbei beispielsweise als Abstandssensor ausgeführt sein.
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Mindestens eine Auswerte- und Steuereinrichtung wertet in einer Regelschleife wiederholt eine Differenz zwischen dem Ist-Abstand und einem Soll-Abstand in Abhängigkeit des den Ist-Abstand repräsentierenden Signals aus. Dieses wird z. B. datentechnisch von der Erfassungseinrichtung an die Auswerte- und Steuereinrichtung übertragen. Ein Regelbedarf besteht, falls der Ist-Abstand von dem Soll-Abstand um mehr als eine erste Abstandstoleranz abweicht. Die erste Abstandstoleranz bezeichnet hierbei beispielsweise eine Regeltoleranz während eines Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs.
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Die Auswerte- und Steuereinrichtung steuert in einem Korrekturregelschritt mindestens einen Aktor zur Einstellung des Fahrzeugniveaus derart an, dass der Ist-Abstand an einem Soll-Abstand angepasst wird, falls ein Regelbedarf besteht.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise ein luftgefedertes Fahrzeug sein, bei dem sich der Fahrzeugaufbau über den Fahrzeugachsen durch Luftfederbälge abstützt. Die Luftmengen in den den Fahrzeugaufbau tragenden Luftfederbälgen bestimmen das Niveau des Fahrzeugaufbaus, nämlich seine Höhe über den Fahrzeugachsen. Das luftgefederte Fahrzeug kann weiter an den Luftfederbälgen angeordnete Stellventile umfassen, die aufgrund eines elektrischen Stellsignals, welches z. B. von der Auswerte- und Steuereinrichtung erzeugt wird, die Luftmenge in den ihnen zugeordneten Luftfederbälgen verändert. Hierbei können die Luftfederbälge belüftet oder entlüftet werden. Hierbei können die beschriebenen Stellventile einen erfindungsgemäßen Aktor ausbilden. Gegebenenfalls umfasst der Aktor weiter eine Pumpe zur Erzeugung eines geeigneten Druckniveaus zur Einspeisung von Luft in die beschriebenen Luftfederbälge.
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Die Stellventile können beispielsweise als Magnetventile ausgeführt sein.
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Der Soll-Abstand kann hierbei z. B. durch einen Kraftfahrzeugführer manuell vorgegeben werden oder einstellbar sein. Alternativ oder kumulativ kann der Soll-Abstand automatisch eingestellt werden. Beispielsweise kann der Soll-Abstand in Abhängigkeit von Fahrzustandsgrößen des Fahrzeuges, beispielsweise einer Geschwindigkeit, eingestellt werden. Hierbei berechnet z. B. eine Berechnungseinrichtung einen Soll-Abstand in Abhängigkeit von einen Fahrzustand repräsentierenden Größen. Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine manuelle oder automatische Einstellung des Soll-Abstandes sofort berücksichtigt wird.
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Auch die beschriebene Abstandstoleranz kann hierbei manuell oder automatisch einstellbar sein. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
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Die beschriebene Regelschleife läuft dauerhaft, wobei z. B. zwischen um eine vorbestimmte erste Zeitdauer voneinander benachbarten Zeitpunkten oder während der ersten Zeitdauer die Differenz zwischen dem Ist-Abstand und dem Soll-Abstand ausgewertet wird und gegebenenfalls ein Regelbedarf festgestellt wird.
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Die Auswerte- und Steuereinrichtung wertet in einer Auslöseschleife wiederholt ein Auslösekriterium aus, wobei die Abstandstoleranz von der ersten Abstandstoleranz auf eine zweite Abstandstoleranz reduziert wird, falls das Auslösekriterium erfüllt ist. Erfindungsgemäß ist das Auslösekriterium erfüllt, falls zumindest ein Straßenzustandswert kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Das Auslösekriterium bewertet somit, ob eine Genauigkeitserwartung an ein Ergebnis eines Korrekturregelschritts gut oder nicht gut ist. Ist das Auslösekriterium erfüllt, so ist eine Genauigkeitserwartung an das Ergebnis des Korrekturregelschritts gut. Ist das Auslösekriterium nicht erfüllt, so ist eine Genauigkeitserwartung an das Ergebnis des Korrekturregelschritts nicht gut.
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Das Auslösekriterium kann somit auch als Abstandstoleranz-Anpasskriterium bezeichnet werden. Ist das Auslösekriterium erfüllt, so erfolgt eine Anpassung, insbesondere eine Reduktion, der Abstandstoleranz. Bei erfülltem Auslösekriterium wird die Abstandstoleranz umgeschaltet. Da das Aktivierungskriterium für eine dauerhaft im Hintergrund laufende Regelung eines Fahrzeugniveaus beurteilt, ob die Differenz zwischen dem Ist-Abstand und einem Soll-Abstand größer als die Abstandstoleranz ist, wird bei einer Reduktion der Abstandstoleranz der Korrekturregelschritt eher ausgelöst als bei einer nicht reduzierten Abstandstoleranz. Die dauerhaft im Hintergrund laufende Regelung kann beispielsweise eine Zweipunktregelung sein.
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Der Ist-Abstand wird in der Regel als Mittelwert von über die erste Zeitdauer oder über einen Teil der ersten Zeitdauer erfassten Ist-Abständen bestimmt. Die erste Zeitdauer kann also länger als die Zeitdauer zur Ermittlung eines mittleren Ist-Abstands sein. Beispielsweise kann das den Ist-Abstand repräsentierende Signal mittels eines Tiefpassfilters gefiltert werden, wobei das derart gefilterte Signal dann einen gleitenden Durchschnitt des ungefilterten Signals repräsentiert. Beispielsweise kann somit ein Mittelwert oder Durchschnittswert über eine vorbestimmte erste Zeitdauer von z. B. 50 bis 300 Sekunden bestimmt werden, wobei ein Regelbedarf besteht, falls ein derart gemittelter Ist-Abstand um mehr als die vorbestimmte erste Abstandstoleranz von dem Soll-Abstand abweicht.
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Der Straßenzustandswert repräsentiert eine Glattheit einer Oberfläche einer von dem Fahrzeug befahrenen Strecke. Beispielsweise kann während einer weiteren Zeitdauer eine Anzahl, also mehrere, Ist-Abstände erfasst und gegebenenfalls gespeichert werden, wobei der Straßenzustandswert als Differenz zwischen einem maximalen Ist-Abstand der Anzahl von Ist-Abständen und einem minimalen Ist-Abstand der Anzahl von Ist-Abständen bestimmt wird. Die weitere Zeitdauer kann hierbei kürzer als die erste Zeitdauer sein. Beispielsweise kann die weitere Zeitdauer 0,5 Sekunden betragen. Auch kann der Straßenzustandswert als Summe mehrerer Differenzen zwischen während der weiteren Zeitdauer erfassten maximalen Ist-Abständen und minimalen Ist-Abständen bestimmt werden. Beispielsweise können während der weiteren Zeitdauer für die Vorder- und die Hinterachse oder für alle den Rädern zugeordnete, Teile der Fahrzeugachsen Ist-Abstände erfasst werden, wobei sich der Straßenzustandswert als Summe der Differenzen zwischen den jeweiligen maximalen Ist-Abständen und den jeweiligen minimalen Ist-Abständen bestimmt.
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Ist der Straßenzustandswert kleiner als der vorbestimmte Schwellwert, so kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug einen Streckenabschnitt mit ausreichend glatter Oberfläche und keinen oder wenigen Unebenheiten, die zu unerwünschten Fahrbahnanregungen führen, befährt. Ist der Straßenzustandswert größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert, so kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug einen Streckenabschnitt befährt, dessen Unebenheiten zu unerwünschten Fahrbahnanregungen führen können, die wiederum eine Regelgüte bei der Einstellung des Fahrzeugniveaus in unerwünschter Weise negativ beeinflussen können.
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Erfindungsgemäß wird die in der Regelschleife zur Feststellung eines Regelbedarfs benötigte Abstandstoleranz also dann reduziert, wenn eine hinreichend glatte und nicht oder nur wenig unerwünschte Fahrbahnanregungen erzeugende Streckenoberfläche befahren wird. Eine Reduktion der Abstandstoleranz kann hierbei unmittelbar einen Regelbedarf erzeugen und somit eine sofortige Auslösung eines Korrekturregelschritts hervorrufen. Dies ist der Fall, wenn die Differenz zwischen dem zum Zeitpunkt der Erfüllung des Auslösekriteriums vorliegenden Ist-Abstand oder gemittelten Ist-Abstand um mehr als die zweite Abstandstoleranz von dem Soll-Abstand abweicht. Auch kann nach der Erfüllung des Auslösekriterium gewartet werden, bis ein gemittelter Ist-Abstand bestimmt wurde, wobei erst dann ein Regelbedarf analysiert wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Einstellung des Fahrzeugniveaus des Fahrzeuges mit einer aufgrund der verringerten oder reduzierten Abstandstoleranz verbesserten Regelgüte genau dann erfolgt, falls hierfür geeignete Streckenoberflächen vorliegen, insbesondere wenn durch Unebenheiten der Streckenoberflächen erzeugte Fahrbahnanregungen nicht oder nur in einem geringen Maße vorliegen. Die erste vorbestimmte Zeitdauer kann länger als die weitere Zeitdauer zur Erfassung von Ist-Abständen zur Bestimmung des Straßenzustandswertes sein. Auch kann die erste Zeitdauer gleich der Zeitdauer zur Ermittlung des mittleren Ist-Abstandes sein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass das Auslösekriterium wiederholt ausgewertet wird und somit ständig eine Beschaffenheit einer Streckenoberfläche erfolgt. Wurde beispielsweise bei einer ergangenen Auswertung des Auslösekriteriums ein Straßenzustandswert bestimmt, der kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, und liegt zum Zeitpunkt einer erneuten Auswertung des Auslösekriteriums noch kein (mittlerer) Ist-Abstand vor, so kann, falls sich bei der aktuellen Auswertung ein Straßenzustandswert ergibt, der größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert ist, in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass trotz einer neu eingetretenen unebenen Beschaffenheit einer Oberfläche eines Streckenabschnitts ein Korrekturregelschritt durchgeführt wird.
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Auch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass durch wiederholtes Auswerten des Auslösekriteriums zeitlich möglichst genau dann ein Korrekturregelschritt ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug von einer unebenen Strecke auf eine hinreichend ebene Strecke wechselt.
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Dabei wird nach einem aufgrund der Reduktion der Abstandstoleranz von der ersten Abstandstoleranz auf die zweite Abstandstoleranz erfolgten Korrekturregelschritts ein Regelgütekriterium ausgewertet. Eine Auswertung des Regelgütekriteriums kann auch als Regelgütebewertung bezeichnet werden. Hierbei bedeutet ein erfülltes Regelgütekriterium, dass eine Güte der Regelung als ausreichend festgestellt wird. Auch bezeichnet ein nicht erfülltes Regelgütekriterium, dass eine Güte der Regelung als ausreichend festgestellt wird. Das Verfahren kehrt in die Auslöseschleife zurück und die zweite Abstandstoleranz wird wieder auf die erste Abstandstoleranz erhöht, falls das Regelgütekriterium nicht erfüllt ist. Die Rückkehr in die Auslöseschleife erfolgt jedoch erst nach einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer.
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Nach einem aufgrund der Reduktion der Abstandstoleranz von der ersten Abstandstoleranz auf die zweite Abstandstoleranz erfolgten Korrekturregelschritt wird ein Regelgütekriterium ausgewertet, wobei das Verfahren in die Auslöseschleife zurückkehrt und die zweite Abstandstoleranz auf eine dritte Abstandstoleranz erhöht wird, falls das Regelgütekriterium erfüllt ist. Die Rückkehr in die Auslöseschleife erfolgt erst nach einer vorbestimmten dritten Zeitdauer oder nach Änderung eines Beladungszustandes. Unmittelbar vor der Rückkehr in die Auslöseschleife kann die dritte Abstandstoleranz wieder auf die erste Abstandstoleranz gesetzt werden.
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Vorzugsweise ist die dritte Zeitdauer länger als die zweite Zeitdauer.
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Ist das Regelgütekriterium erfüllt, so kann davon ausgegangen werden, dass eine Einstellung des Fahrzeugniveaus des Fahrzeuges mit hoher Güte, insbesondere innerhalb der zweiten Abstandstoleranz, erfolgt ist und der Korrekturregelschritt nicht durch unerwünschte Fahrbahnanregungen und/oder Quer- und/oder Längsbeschleunigungen verfälscht wurde. Hierbei kann einerseits die vorbestimmte zweite Abstandtoleranz auf eine dritte Abstandstoleranz erhöht werden, wodurch ein fortlaufend in der vorhergehend beschriebenen Regelschleife ausgewerteter Regelbedarf weniger häufig auftritt als bei Berücksichtigung der zweiten Abstandstoleranz.
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Die dritte Abstandstoleranz kann hierbei gleich der ersten Abstandstoleranz sein, vorzugsweise ist jedoch in einer weiteren Ausführungsform die dritte Abstandstoleranz größer als die erste Abstandstoleranz. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Zustand mit einer hohen Güte einer Einstellung des Fahrzeugniveaus für die vorbestimmte dritte Zeitdauer beibehalten.
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Auch durch die Rückkehr zur Auslöseschleife erst nach der vorbestimmten dritten Zeitdauer, die beispielsweise 15 Minuten betragen kann, wird in vorteilhafter Weise ein mit hoher Güte eingestelltes Fahrzeugniveau beibehalten.
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In einer Ausführungsform ist das Auslösekriterium erfüllt, falls zusätzlich eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges kleiner als eine vorbestimmte Querbeschleunigung und/oder eine Längsbeschleunigung kleiner als eine vorbestimmte Längsbeschleunigung ist. Auch eine Längs- und/oder Querbeschleunigung kann sich nachteilig oder verfälschend auf einen (mittleren) Ist-Abstand auswirken und somit eine Regelgüte ebenso wie aufgrund einer unebenen Oberfläche eines Streckenabschnitts erzeugte Fahrbahnanregungen reduzieren. Durch das vorgeschlagene Verfahren wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass eine Einstellung eines Fahrzeugniveaus mit einer verbesserten Regelgüte vorzugsweise genau dann erfolgt, wenn die vorliegenden Längs- und/oder Querbeschleunigungen die Regelgüte nicht oder nur in einem geringen Maße nachteilig beeinflussen.
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Das Regelgütekriterium repräsentiert hierbei, ob während des Korrekturregelschritts Fahrbahnanregungen und/oder Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen aufgetreten sind, die eine Regelgüte des Korrekturregelschritts nachteilig beeinflussen konnten. Alternativ oder kumulativ bewertet das Regelgütekriterium die Regelgüte in Abhängigkeit einer nach dem Korrekturregelschritt vorliegenden Differenz zwischen dem Ist-Abstand und dem Soll-Abstand.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Regelgütekriterium erfüllt, falls mindestens ein Ist-Abstand von mindestens einem Soll-Abstand um weniger als eine vorbestimmte Abstandstoleranz, beispielsweise die vorhergehend erwähnte zweite Abstandstoleranz oder um genau diese vorbestimmte Abstandstoleranz abweicht. Alternativ oder kumulativ ist das Regelgütekriterium erfüllt, falls eine Niveaudifferenz zwischen einem Achsmittelpunkt der Vorderachse und einem Achsmittelpunkt der Hinterachse einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Dabei ist das Regelgütekriterium erfüllt, falls eine vorbestimmte Anzahl oder alle während des Korrekturregelschritts erfolgten Auswertungen des Auslösekriteriums ein erfülltes Auslösekriterium zum Ergebnis hatten. Die vorbestimmte Zeitdauer kann hierfür mit Beginn des Korrekturregelschnitts beginnen.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass sichergestellt wird, dass auch während des Korrekturregelschritts auftretende unerwünschte Fahrbahnanregungen und/oder Längs- und/oder Querbeschleunigungen zu einer unmittelbaren Rückkehr in die Auslöseschleife zur Folge haben. Somit wird direkt nach einem potentiell nicht erfolgreichen Korrekturregelschritt, dessen Regelgüte beispielsweise ausschließlich aufgrund verfälschter Ist-Abständen fälschlicherweise als erreicht angesehen wird, unverzüglich wieder gewartet wird, bis geeignete Straßen- und Beschleunigungsverhältnisse vorliegen.
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Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Erfassungseinrichtung, mindestens eine Auswerte- und Steuereinrichtung und mindestens einen Aktor zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist eines der vorhergehend beschriebenen Verfahren in vorteilhafter Weise durchführbar.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus und
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2 schematische Flussdiagramme eines Verfahrens zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus,
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3 ein weiteres schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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4 ein schematisches Blockschaltbild eines Umschaltens einer Abstandstoleranz.
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In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Erfassungseinrichtung 2 zur Erfassung eines Ist-Abstandes Δi zwischen mindestens einer nicht dargestellten Fahrzeugachse und mindestens einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau (siehe 2). Die Erfassungseinrichtung 2 erzeugt ein den Ist-Abstand Δi repräsentierendes Signal und leitet dieses datentechnisch an eine Auswerte- und Steuereinrichtung 3 weiter. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 einen Aktor 4 zur Einstellung des Fahrzeugniveaus. Weiter dargestellt ist eine Eingabeeinrichtung 5 zur manuellen Vorgabe eines Soll-Abstandes Δs (siehe 2). Mittels der Eingabeeinrichtung 5 kann beispielsweise ein Kraftfahrzeugführer einen Soll-Abstand Δs manuell eingeben. Weiter dargestellt ist eine Einrichtung 6 zur automatischen Bestimmung eines Soll-Abstandes Δs. Mittels der Einrichtung 6 kann ein Soll-Abstand Δs z. B. in Abhängigkeit von weiteren fahrzeugdynamischen Zuständen, beispielsweise einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges, bestimmt werden. Die Eingabeeinrichtung 5 und die Einrichtung 6 sind hierbei datentechnisch mit der Auswerte- und Steuereinrichtung 3 verbunden. Mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung 3 ist das in 2 schematisch dargestellte Verfahren ausführbar.
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In 2 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeugs dargestellt. Das Verfahren umfasst zwei zeitlich parallel durchlaufene Verfahrensschleifen 7, 8. Eine erste Verfahrensschleife 7 stellt eine modifizierte Regelschleife dar. In einem ersten Schritt S11 der ersten Verfahrensschleife 7 wird ein Ist-Abstand Δi und ein Soll-Abstand Δs abgefragt. Der Ist-Abstand Δi kann auch ein gemittelter Ist-Abstand sein. Der gemittelte Ist-Abstand kann beispielsweise über eine Anzahl von Ist-Abständen Δi ermittelt werden, die während einer ersten Zeitdauer T1 erfasst werden. Auch kann der gemittelte Ist-Abstand als Ergebnis einer Tiefpassfilterung eines Ist-Abstand-Signals, welches während der ersten Zeitdauer T1 erzeugt wurde, bestimmt werden. In einem zweiten Schritt S21 der ersten Verfahrensschleife 7 wird eine Differenz zwischen dem Ist-Abstand Δi und dem Soll-Abstand Δs ausgewertet, wobei festgestellt wird, ob diese Differenz kleiner als eine vorbestimmte Abstandstoleranz D ist. Die Abstandstoleranz D ist im Normalbetrieb eine erste Abstandstoleranz D1. Ist die Differenz kleiner als die Abstandstoleranz D, so wird in einem Warteschritt SW1 die erste Zeitdauer T1 gewartet, bevor das Verfahren in den ersten Schritt S11 der ersten Verfahrensschleife 7 zurückkehrt. Hierbei können während des Warteschritts SW1 bereits Ist-Abstände Δi zur Ermittlung eines gemittelten Ist-Abstands erfasst und gespeichert werden. Ist die Differenz größer als die Abstandstoleranz D, so wird ein Korrekturregelschritt KRS durchgeführt. In dem Korrekturregelschritt KRS steuert eine Auswerte- und Steuereinrichtung 3 mindestens einen Aktor 4 zur Einstellung des Fahrzeugniveaus derart an, dass der Ist-Abstand Δi an den Soll-Abstand Δs angepasst wird (siehe 1). In einem dritten Schritt S31 der ersten Verfahrensschleife 7 wird geprüft, ob die aktuelle Abstandstoleranz D gleich einer zweiten Abstandstoleranz D2 ist, die nachfolgend näher erläutert wird. Der dritte Schritt S31 dient der Prüfung, ob der Korrekturregelschritt KRS aufgrund einer Reduktion der ersten Abstandtoleranz D1 auf die zweite Abstandstoleranz D2, die nach Erfüllung eines Auslösekriteriums ASK erfolgt, ausgelöst wurde. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren nach einem Warteschritt SW1 mit beispielsweise der ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 zurück zum ersten Schritt S11 der ersten Verfahrensschleife 7. Entspricht die aktuelle Abstandstoleranz D der zweiten Abstandstoleranz D2, so wird ein Regelgütekriterium RGK ausgewertet. Eine Auswertung des Regelgütekriteriums RGK kann auch als Regelgütebewertung bezeichnet werden. Hierbei bedeutet ein erfülltes Regelgütekriterium, dass eine Güte der Regelung als ausreichend festgestellt wird. Auch bezeichnet ein nicht erfülltes Regelgütekriterium, dass eine Güte der Regelung als ausreichend festgestellt wird. Ist das Regelgütekriterium RGK nicht erfüllt, so kehrt das Verfahren nach einem Warteschritt SW1 mit der beispielsweise ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 zurück zum ersten Schritt S11 der ersten Verfahrensschleife 7. Ist das Regelgütekriterium RGK jedoch erfüllt, so wird in einem fünften Schritt S51 der ersten Verfahrensschleife 7 die aktuelle Abstandstoleranz D auf eine dritte Abstandstoleranz D3 gesetzt, die größer als die zweite Abstandstoleranz D2 und größer als die erste Abstandstoleranz D1 ist. Hiernach kehrt das Verfahren nach einem Warteschritt SW1 mit der beispielsweise ersten vorbestimmten Zeitdauer T1 in den ersten Schritt S11 zurück. Hiernach erfolgt erneut die Ausführung des zweiten Schritts S21, wobei nun geprüft wird, ob die Differenz kleiner als die dritte Abstandstoleranz D3 ist. Die Warteschritte SW1 der ersten Verfahrensschleife 7 können hierbei gleiche oder unterschiedliche Zeitdauern aufweisen.
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In einer zweiten Verfahrensschleife wird in einem ersten Schritt S12 der zweiten Verfahrensschleife 8 das Auslösekriterium ASK auf den Status „nicht erfüllt” gesetzt und das Regelgütekriterium RGK auf einen unbekannten Status gesetzt. Auch kann das Regelgütekriterium RGK auf den Zustand „nicht erfüllt” gesetzt werden. In einem zweiten Schritt S22 der zweiten Verfahrensschleife 8 wird das Auslösekriterium ASK ausgewertet. Das Auslösekriterium bewertet somit, ob eine Genauigkeitserwartung an ein Ergebnis eines Korrekturregelschritts gut oder nicht gut ist. Ist das Auslösekriterium erfüllt, so ist eine Genauigkeitserwartung an das Ergebnis des Korrekturregelschritts gut. Ist das Auslösekriterium nicht erfüllt, so ist eine Genauigkeitserwartung an das Ergebnis des Korrekturregelschritts nicht gut. Das Auslösekriterium ASK kann auch als Abstandstoleranz-Anpasskriterium bezeichnet werden. Ist das Auslösekriterium ASK erfüllt, so erfolgt eine Anpassung, insbesondere eine Reduktion, der Abstandstoleranz D. Bei erfülltem Auslösekriterium ASK wird die Abstandstoleranz D umgeschaltet. Das Aktivierungskriterium der in der ersten Verfahrensschleife 7 dargestellten, dauerhaft im Hintergrund laufende Regelung beurteilt, ob die Differenz zwischen dem Ist-Abstand Δi und einem Soll-Abstand ΔS größer als die Abstandstoleranz D ist (siehe Schritt S21). Daher wird bei einer Reduktion der Abstandstoleranz D der Korrekturregelschritt KRS eher ausgelöst als bei einer nicht reduzierten Abstandstoleranz.
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Ist das Auslösekriterium ASK nicht erfüllt, so kehrt das Verfahren nach einem Warteschritt SW2 mit beispielsweise ebenfalls der ersten Zeitdauer T1 zum ersten Schritt S12 der zweiten Verfahrensschleife 8 zurück. Ist das Auslösekriterium ASK erfüllt, so wird in einem dritten Schritt S32 der zweiten Verfahrensschleife 8 die aktuelle Abstandstoleranz D auf die zweite Abstandstoleranz D2 gesetzt. Hiernach kann in einem Warteschritt SW2 gewartet werden, ob ein Korrekturregelschritt KRS in der ersten Verfahrensschleife 7 durchgeführt wird. Nach Durchführung des Korrekturregelschrittes KRS wird in einem vierten Schritt S42 der zweiten Verfahrensschleife 8 ausgewertet, ob das Regelgütekriterium RGK erfüllt ist. Ist das Regelgütekriterium RGK nicht erfüllt, so wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem fünften Schritt S52 wieder auf die erste Abstandstoleranz D1 erhöht und das Verfahren kehrt nach einem Warteschritt SW2 mit z. B. einer weiteren Zeitdauer T2 zurück zum ersten Schritt S12 der zweiten Verfahrensschleife 8. Die zweite vorbestimmte Zeitdauer T2 kann hierbei gleich oder länger als die erste vorbestimmte Zeitdauer T1 sein. Ist das Regelgütekriterium jedoch erfüllt, so wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem sechsten Schritt S62 der zweiten Verfahrensschleife 8 auf die dritte Abstandstoleranz D3 erhöht. Nach einem Warteschritt SW2 mit einer dritten vorbestimmten Zeitdauer T3, die länger als die zweite vorbestimmte Zeitdauer T2 ist, wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem siebten Schritt S72 der zweiten Verfahrensschleife 8 wieder auf die erste Abstandstoleranz D1 gesetzt und das Verfahren kehrt zum ersten Schritt S12 der zweiten Verfahrensschleife 8 zurück. Hierbei entspricht der sechste Schritt S62 der zweiten Verfahrensschleife 8 dem fünften Schritt S51 der ersten Verfahrensschleife 7.
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In 3 ist ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welches die in 2 dargestellten Verfahrensschleifen 7, 8 kombiniert darstellt. Hierbei wird in einem ersten Schritt S12 das Auslösekriterium ASK oder Abstandstoleranz-Anpasskriterium auf den Status „nicht erfüllt” gesetzt und das Regelgütekriterium RGK auf einen unbekannten Status gesetzt. In einem zweiten Schritt S22 wird das Auslösekriterium ASK ausgewertet. Ist das Auslösekriterium ASK nicht erfüllt, so kehrt das Verfahren nach einem Warteschritt SW2 mit der ersten Zeitdauer T1 zum ersten Schritt S12 zurück. Ist das Auslösekriterium ASK erfüllt, so wird in einem dritten Schritt S32 die aktuelle Abstandstoleranz D auf die zweite Abstandstoleranz D2 gesetzt, die Abstandstoleranz D also enggezogen. Hiernach wird in einem Schritt S21 geprüft, ob eine Differenz zwischen einem Ist-Abstand Δi und einem Soll-Abstand Δs kleiner als die zweite Abstandstoleranz D2 ist. Ist die Differenz größer als die zweite Abstandstoleranz D2, so wird ein Korrekturregelschritt KRS durchgeführt. Nach Durchführung des Korrekturregelschrittes KRS werden in einem Schritt S die Bedingungen für ein erfülltes Regelgütekriterium RGK ausgewertet und in einem vierten Schritt S42 dann ausgewertet, ob das Regelgütekriterium RGK erfüllt ist. Ist das Regelgütekriterium RGK nicht erfüllt, so wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem fünften Schritt S52 wieder auf die erste Abstandstoleranz D1 erhöht und das Verfahren kehrt nach einem Warteschritt SW2 mit z. B. einer weiteren Zeitdauer T2 zurück zum ersten Schritt S12. Ist das Regelgütekriterium jedoch erfüllt, so wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem sechsten Schritt S62 auf die dritte Abstandstoleranz D3 erhöht. Nach einem Warteschritt SW2 mit einer dritten vorbestimmten Zeitdauer T3, die länger als die zweite vorbestimmte Zeitdauer T2 ist, wird die aktuelle Abstandstoleranz D in einem siebten Schritt S72 wieder auf die erste Abstandstoleranz D1 gesetzt und das Verfahren kehrt zum ersten Schritt S12 zurück.
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In 3 ist noch eine manuelle Höhenverstellung durch einen Verstellschritt VS dargestellt, indem z. B. ein Soll-Abstand ΔS manuell oder automatisch verändert wird. Genau wie nach einer Korrekturregelung erfolgt auch nach einer automatischen Höhenverstellung, z. B. einer geschwindigkeitsabhängigen Höhenverstellung, oder einer manuellen Höhenverstellung, z. B. durch Eingabe eines Kraftfahrzeugführers über eine Bedieneinrichtung, eine Überprüfung des Regelgütekriteriums in den Schritten S, S42.
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Somit ergibt sich erfindungsgemäß, dass für unebene Fahrbahnen größere Abstandstoleranzen D beibehalten werden. Sobald das Fahrzeug über einen ebenen Straßenabschnitt fährt und keine größeren Quer- oder Längsbeschleunigungen wirken, ist das Auslösekriterium erfüllt, die Genauigkeitserwartung einer Regelung also gut. Dementsprechend kann die Abstandstoleranz D verringert werden, z. B. von 12 mm auf 4 mm. Wenn die Höhenabweichung des Ist-Abstandes Δi vom Soll-Abstand ΔS größer ist als die reduzierte Abstandstoleranz ist, wird eine Korrekturregelung ausgeführt. Da sich während des Korrekturregelvorganges der Straßenzustand und damit die Genauigkeitserwartung der Höhenwerte verschlechtert haben können wird im Anschluß an die Korrekturregelung der Status der Genauigkeitserwartung, also das Regelgütekriterium RGK, nochmals geprüft. Wenn die Genauigkeitserwartung während des Korrekturregelschritts KRS gut war, also das Auslösekriterium erfüllt und die Regelabweichung kleiner als die reduzierte Abstandstoleranz ist, kann angenommen werden, dass die Korrekturregelung erfolgreich verlaufen ist. Der Regelungsstatus kann dann auf den Status „in Ordnung” gesetzt werden.
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Um unnötige Regelungen zu vermeiden, wird nach erfolgreicher Korrekturregelung die Abstandstoleranz D für einen bestimmten Zeitraum, z. B. 10 bis 20 Minuten, wieder aufgeweitet, also erhöht, z. B. auf die dritte Abstandstoleranz D3. Innerhalb dieser Zeit können Höhenänderungen nur durch Temperaturänderungen in den Federbeinen erfolgen, die so langsam erfolgen, da eine schnellere Wiederabfrage nicht erforderlich ist.
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In 4 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Umschaltens einer Abstandstoleranz D in einer Regelschleife zur Regelung eines Fahrzeugniveaus dargestellt. Hierbei wird ein Betrag einer Differenz zwischen einem Ist-Abstand Δi und einem Soll-Abstand ΔS ausgewertet. Der Ist-Abstand Δi kann dauerhaft mittels einer Erfassungseinrichtung 2 erfasst werden. Im Regelfall ist die Abstandstoleranz D eine erste Abstandstoleranz D1. Weiter wird das Auslösekriterium ASK oder Abstandstoleranz-Anpasskriterium ausgewertet. Ist das Auslösekriterium ASK nicht erfüllt, so wird der Betrag der Differenz weiterhin mit der ersten Abstandstoleranz D1 verglichen. Ist jedoch das Auslösekriterium ASK erfüllt, so wird die Abstandstoleranz D auf die zweite Abstandstoleranz D2, die kleiner als die erste Abstandstoleranz D1 ist, umgeschaltet. In diesem Fall wird der Betrag der Differenz mit der zweiten Abstandstoleranz D2 verglichen. Ist der Betrag der Differenz größer gleich der ersten oder zweiten Abstandstoleranz D1, D2, so wird ein Korrekturregelschritt ausgelöst und ein Aktor 4 betätigt. Ist der Betrag der Differenz kleiner als die erste oder zweite Abstandstoleranz D1, D2, so wird die Regelschleife ohne Korrekturregelschritt fortgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Erfassungseinrichtung
- 3
- Auswerte- und Steuereinrichtung
- 4
- Aktor
- 5
- Eingabeeinrichtung
- 6
- Einrichtung zur automatischen Bestimmung
- 7
- erste Verfahrensschleife
- 8
- zweite Verfahrensschleife
- S11
- erster Schritt der ersten Verfahrensschleife
- S21
- zweiter Schritt der ersten Verfahrensschleife
- S31
- dritter Schritt der ersten Verfahrensschleife
- S41
- vierter Schritt der ersten Verfahrensschleife
- S51
- fünfter Schritt der ersten Verfahrensschleife
- SW1
- Warteschritt der ersten Verfahrensschleife
- S12
- erster Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S22
- zweiter Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S32
- dritter Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S42
- vierter Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S52
- fünfter Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S62
- sechster Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- S72
- siebter Schritt der zweiten Verfahrensschleife
- SW2
- Warteschritt der zweiten Verfahrensschleife
- S
- Schritt
- VS
- Verstellschritt
- Δi
- Ist-Abstand
- Δs
- Soll-Abstand
- D
- aktuelle Abstandstoleranz
- D1
- erste Abstandstoleranz
- D2
- zweite Abstandstoleranz
- D3
- dritte Abstandstoleranz
- Δt
- Wartezeit
- T1
- erste Zeitdauer
- T2
- zweite Zeitdauer
- KRS
- Korrekturregelschritt
- RGK
- Regelgütekriterium
- ASK
- Auslösekriterium, Abstandstoleranz-Anpasskriterium
- T3
- dritte Zeitdauer
