DE102014107765A1

DE102014107765A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen oder halbautomatischen Einstellen eines Fahrwerks

Info

Publication number: DE102014107765A1
Application number: DE102014107765.2A
Authority: DE
Inventors: Timo Maise; Stefan Jacobi; Eric Wahl; Axel Hammann; Claudia Grumann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-03
Also published as: US10052927B2; US20150343873A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum halbautomatischen Einstellen eines Fahrwerks eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug (10) beurteilt hierbei einen Straßenzustand mittels einer Sensorik des Fahrzeugs und überträgt den Straßenzustand an einen zentralen Server. Ein weiteres Fahrzeug (10) fragt den Straßenzustand von dem Server ab und empfiehlt eine Einstellung des Fahrwerks in Abhängigkeit von dem abgefragten Straßenzustand. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung.
Beschleunigungssensoren werden seit vielen Jahren flächendeckend im Fahrzeugbau eingesetzt, beispielsweise zur Airbag-Auslösung oder im Rahmen des Elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP). Das Messprinzip eines Beschleunigungssensors basiert auf der bekannten Relation von Beschleunigung und Kraft. Eine Masse, die einer gewissen Beschleunigung ausgesetzt wird, reagiert demnach mit einer Trägheitskraft auf den Körper, welcher der Masse die Beschleunigung aufprägt. Durch die Messung der Kraft, die zwischen der Masse und dem Körper wirkt, kann gemäß dieser Relation auf die Beschleunigung geschlossen werden. Durch die Kombination dreier gegeneinander um 90° versetzter Beschleunigungssensoren, die jeweils nur auf Kräfte in einer Raumrichtung ansprechen, lassen sich demnach Beschleunigungen in jeder dieser Richtungen messen.
Neben derartigen Seriensensoren zur Beschleunigungsmessung umfasst der Stand der Technik weitere Einrichtungen zum Erfassen physikalischer Fahrbahneigenschaften, so etwa eine für verschiedene Fahrerassistenzfunktionen einsetzbare Fahrerassistenzkamera hinter der Frontscheibe des Fahrzeugs. Die auf diese Weise optisch erfassten Fahrspurbegrenzungen lassen einen Rückschluss auf den Fahrbahnverlauf zu und stellen somit einen wichtigen Eingabeparameter für Funktionen wie den sogenannten Spurhalteassistenten (lane departure warning system, LDW) oder sogar eine aktive Spurhalteunterstützung (lane keeping support, LKS) dar.
Vereinzelt wurde zudem vorgeschlagen, entsprechende Fahrzeugdaten zu sammeln und mittels eines Servers zur Verfügung zu stellen. So offenbart etwa DE 10 2007 042 877 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer physikalischen Fahrbahneigenschaft der durch das Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn, mit einer Positionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Position des Kraftfahrzeuges, mit einer Sendeeinrichtung zum Senden von Fahrbahneigenschafts-Positions-Datenobjekten sowie mit einer Rechnereinrichtung, die derart eingerichtet ist, dass eine erfasste Fahrbahneigenschaft und die entsprechende Position in ein Fahrbahneigenschafts-Positions-Datenobjekt umgesetzt werden und dass das Fahrbahneigenschafts-Positions-Datenobjekt durch die Sendeeinrichtung gesendet wird.
Hingegen umfasst der Stand der Technik kein durchgehendes Verfahren, das den Fahrer unter Nutzbarmachung derartiger „Schwarmdaten“ bei der Auswahl der optimalen Fahrwerkseinstellung unterstützt.
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund des vorstehend beschriebenen Stands der Technik gemacht, wobei es Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein automatisches oder halbautomatisches Verfahren zur Fahrwerkseinstellung sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der eröffneten Möglichkeit, unter Berücksichtigung etwaiger Straßenschäden, Kuppen oder Mulden die für den erwarteten Fahrbahnverlauf günstigsten Einstellungen für Fahrwerkshärte und -höhe abzuleiten. Dies umfasst sämtliche Einstellparameter von Feder-, Dämpfer- bzw. Stabilisator-Systemen sowie der Lage des Fahrzeugaufbaus bezüglich der Fahrbahnoberfläche wie Höhe, Wank- und Nickwinkel oder einer verfügbaren lichten Höhe bei Parkhäusern, Brücken, Tunnel etc.
Außerdem lassen sich damit Schäden im Bereich des Unterbodens und Dachs durch Höheneinstellung des Fahrzeugaufbaus vermeiden, beispielsweise im Zusammenhang mit Randsteinen, Schlechtweg, Off-Road, Parkhäuser, Rampen, lichte Höhe etc.
Die Definition von halbautomatisch im vorliegenden Zusammenhang umfasst den Vorschlag zu einer verbesserten Fahrwerkregelsystem-Einstellung an den Fahrer und die Übernahme dieser Einstellung mittels Fahrerbestätigung oder Anwahl dieser Einstellung durch den Fahrer im Fahrzeug-Bediensystem. Automatisch definiert die automatische Übernahme der vorgeschlagenen Einstellung ohne Fahrerbestätigung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
1 zeigt ein mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug in einem objektbezogenen rechtshändigen Koordinatensystem.
2 zeigt das als Bezugskoordinatensystem für Landfahrzeuge gebräuchliche East-North-Up-Referenzsystem.
1 illustriert ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Landfahrzeug 10 in einem körperfesten Koordinatensystem, das sich in der Grundorientierung des Fahrzeugs 10 mit dem in 2 dargestellten Bezugskoordinatensystem deckt. Zur Beschreibung der Orientierung des Fahrzeugs 10 innerhalb des Objektkoordinatensystems der 1 dienen dabei die aus der Luftfahrt bekannten Roll-Nick-Gier-Winkel ϕ, θ, Ψ, die mittels dem Fachmann vertrauter Transformationen in die durch die Koordinatenachsen x, y, z der 1 und 2 definierten kartesischen Koordinaten überführt werden können.
Um insbesondere die Roll-Nick-Gier-Winkel ϕ, θ, Ψ der 1 zu erfassen, ist das Fahrzeug 10 mit einer – zeichnerisch nicht dargestellten – drei Beschleunigungssensoren umfassenden Sensorik ausgestattet, die dem Fahrzeug 10 eine zuverlässige Beurteilung des Straßenzustandes erlaubt. Die Sensorik des Fahrzeugs 10 schließt ferner eine Kamera und/oder zumindest einen mit dem Fahrwerk des Fahrzeugs 10 verbundenen Federwegsensor und/oder zumindest einen Radbeschleunigungssensor und/oder zumindest einen Raddrucksensor ein.
Die beschriebene Sensorik liefert dem Fahrzeug 10 vielfältige Hinweise auf mögliche Kuppen, Mulden, unbefestigte Straßen oder Straßenschäden wie etwa Schlaglöcher hin, die im Fahrbahnverlauf des Fahrzeugs 10 auftreten und eine Feinjustierung des Fahrwerks wünschenswert erscheinen lassen.
So lässt etwa das von der Kamera gelieferte und digital weiterverarbeitete Bild eine frühzeitige Erkennung möglicher Kuppen zu. Insofern sind dem Fachmann für optische Mustererkennung einschlägige Algorithmen bekannt, die es erlauben, den Verlauf der Fahrbahnbegrenzungen aufgrund der gelieferten Bilddaten nachzuvollziehen. Zeigt sich nun, dass die beispielsweise hinter der Frontscheibe des Fahrzeugs 10 montierte Kamera die Fahrbahnbegrenzungen nur bis in eine kurze Entfernung erfasst, so lässt dieser Horizont den Rückschluss auf eine nahende Kuppe im Fahrbahnverlauf zu.
Auf entsprechendem Wege liefern auch die Beschleunigungssensoren vielfältige odometrische Hinweise auf die Beschaffenheit der Fahrbahn. Gestützt auf den in 1 gezeigten Nick-Winkel θ etwa liefert die Erfassung der vorzeichenbehafteten Straßenneigung Anhaltspunkte für das Überfahren einer Kuppe beim Übergang von einer positiven zu einer negativen Neigung sowie für das Vorliegen einer Mulde im umgekehrten Fall.
Auf das Auftreten von Mulden oder Kuppen deutet auch eine plötzliche Veränderung der ebenfalls erfassten Beschleunigung in der vertikalen Richtung z gemäß 1 und 2. Ist hierbei eine Abnahme der Vertikalbeschleunigung zu verzeichnen, so ist von einer Kuppe, im Falle einer Zunahme von einer Mulde im Fahrbahnverlauf auszugehen. Heftige Schwankungen dieses Messwerts hingegen weisen auf mögliche Unebenheiten in Form von Schlaglöchern oder auf einen unbefestigten Straßenzustand hin.
Schließlich bezieht das Fahrzeug 10 auch die durch den Federwegsensor gelieferten Daten in die Beurteilung des Straßenzustands mit ein. Auch hier sind kurzfristige Schwankungen als Hinweis auf Vibrationen zu deuten, wie sie von unbefestigten Straßen oder Schlaglöchern herrühren. Eine plötzliche Zunahme des Federwegs indes mag dem Fahrzeug 10 als Indiz für eine mögliche Kuppe, die umgekehrte Entwicklung als Anzeichen für eine entsprechende Mulde im Straßenverlauf dienen.
Die auf diese Weise fortwährend erfassten Rohdaten oder die daraus abgeleitete Wertung übermittelt das Fahrzeug 10 gemeinsam mit aktuellen Positionsdaten, die etwa von einem handelsüblichen GPS-Empfänger geliefert werden, an einen zentralen Server. Dieser Server speichert die empfangenen Datenpaare oder ordnet einem bereits vorhandenen Positionsdatensatz die zusätzlich gelieferte Information über den entsprechenden Straßenzustand zu. In diesem Rahmen kann der Server eine Plausibilisierung oder Konsolidierung der Daten aus unterschiedlichen Quellen durchführen, um fehlerhafte Daten oder Störungen in der Sensorik einzelner Fahrzeuge 10 aus seinem Datenpool auszuschließen und so die Güte der Daten durch kontinuierliche Anpassung und Verbesserung der zu Grunde liegenden Statistik erhöht werden.
Ist für eine bestimmte Position angesichts der gesammelten Datenmenge von einer gewissen Zuverlässigkeit der Straßenzustandsinformation des Servers auszugehen, so übermittelt dieser seinerseits die verfügbaren Daten an weitere Fahrzeuge 10, die sich der betreffenden Position nähern. Diese weiteren Fahrzeuge 10 können die verfügbaren Daten dazu nutzen, geeignete Empfehlungen für die Einstellung ihres jeweiligen Fahrwerks abzuleiten. Sofern die als optimal erachtete Einstellung nicht ohnehin den aktuellen Werten entspricht, unterbreiten die weiteren Fahrzeuge 10 ihren jeweiligen Fahrern entsprechende Empfehlungen hinsichtlich der Fahrwerkshärte und -höhe. Dies umfasst sämtliche Einstellparameter von Feder-, Dämpfer- bzw. Stabilisator-Systemen sowie der Lage des Fahrzeugaufbaus bezüglich der Fahrbahnoberfläche wie Höhe, Wank- und Nickwinkel oder einer verfügbaren lichten Höhe bei Parkhäusern, Brücken, Tunnel etc.. Im Falle einer diesbezüglichen Bestätigung durch den Fahrer lassen sich die vorgeschlagenen Einstellungen unmittelbar übernehmen.
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

DE 102007042877 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Einstellen eines Fahrwerks eines Fahrzeugs (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Fahrzeug (10) beurteilt einen Straßenzustand mittels einer Sensorik des Fahrzeugs, – das Fahrzeug (10) überträgt den Straßenzustand an einen zentralen Server, – ein weiteres Fahrzeug (10) fragt den Straßenzustand von dem Server ab und – das weitere Fahrzeug (10) empfiehlt eine Einstellung des Fahrwerks in Abhängigkeit von dem abgefragten Straßenzustand.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Fahrzeug (10) ermittelt ferner eine aktuelle Position des Fahrzeugs (10), – das Fahrzeug (10) überträgt gemeinsam mit dem Straßenzustand ferner die Position an den Server und – der Server speichert die Position und den Straßenzustand.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen des Straßenzustands durch das Fahrzeug (10) den Server veranlasst, Hinweise auf eine der folgenden Erscheinungen zu speichern: – eine Kuppe, – eine Mulde, – einen Straßenschaden, – einen Randstein oder – eine Rampe.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Server ordnet die Hinweise der Position zu und – der Server stellt die Hinweise dem weiteren Fahrzeug (10) zur Verfügung, wenn das weitere Fahrzeug (10) sich der Position nähert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Sensorik umfasst eine Kamera zum Erfassen eines Bildes des Straßenzustands und – das Beurteilen des Straßenzustands umfasst eine digitale Bildverarbeitung.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Bildverarbeitung umfasst eine Erkennung von Fahrbahnbegrenzungen und – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Kuppe hin, wenn die Fahrbahnbegrenzungen jenseits eines vorgegebenen Abstands von dem Fahrzeug (10) nicht erkannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Sensorik umfasst einen Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Straßenneigung und – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Kuppe oder eine Mulde hin, wenn der Beschleunigungssensor eine Vorzeichenänderung der Straßenneigung erfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Beschleunigungssensor erfasst ferner eine Vertikalbeschleunigung, – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Kuppe hin, wenn der Beschleunigungssensor eine plötzliche Abnahme der Vertikalbeschleunigung erfasst, – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Mulde hin, wenn der Beschleunigungssensor eine plötzliche Zunahme der Vertikalbeschleunigung erfasst und – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Schlagloch oder eine unbefestigte Straße hin, wenn der Beschleunigungssensor eine starke Schwankung der Vertikalbeschleunigung erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Sensorik umfasst einen mit dem Fahrwerk verbundenen Federwegsensor zum Erfassen eines Federwegs des Fahrzeugs (10), – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Kuppe hin, wenn der Federwegsensor eine plötzliche Zunahme des Federwegs erfasst, – das Fahrzeug (10) weist den Server auf eine Mulde hin, wenn der Federwegsensor eine plötzliche Abnahme des Federwegs erfasst und – das Fahrzeug (10) weist den Server auf ein Schlagloch oder eine unbefestigte Straße hin, wenn der Federwegsensor eine starke Schwankung des Federwegs erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Sensorik umfasst zumindest einen mit dem Fahrwerk verbundenen Radbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Radbeschleunigung eines Rades des Fahrzeugs (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Sensorik umfasst zumindest einen mit dem Fahrwerk verbundenen Raddrehzahlsensor zum Erfassen einer Raddrehzahl eines Rades des Fahrzeugs (10).
Vorrichtung für ein Fahrzeug (10) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – eine Sensorik zur Beurteilung eines Straßenzustands, – eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Straßenzustands an einen zentralen Server und – ein einstellbares Fahrwerk.