DE102015120203A1

DE102015120203A1 - Verfahren und System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015120203A1
Application number: DE102015120203.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Haug
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Es wird ein Verfahren und System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs (10) und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit vorgeschlagen, wobei mittels Sensordaten, die während des Fahrens im Fahrzeug (10) gemessen werden und zur Verfügung stehen, eine Fahrmanövererkennung durchgeführt wird, und wobei die Fahrmanöver in ihrer Intensität klassiert werden, den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver Beanspruchungskennzahlen zugeordnet werden, und basierend auf den ermittelten Fahrmanövern und deren Intensitäten und Beanspruchungskennzahlen die Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmt wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes System.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Beanspruchung von Fahrzeugbaueinheiten durch die Messungen von Baueinheitenparametern, die eine direkte Aussage über die Beanspruchung der Fahrzeugbaueinheiten ermöglichen, ermittelt werden kann. Durch Regelung von Fahrzeugbetriebsparametern, die die Baueinheitenparameter beeinflussen, können die Fahrzeugbaueinheiten in einem Baueinheitenparameterbereich betrieben werden, in dem die Fahrzeugbaueinheiten nicht beschädigt werden.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 054 699 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Reduktion der Antriebsleistung eines Fahrzeugantriebs bekannt, bei dem die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur einer Fahrzeugbaueinheit und eines Temperaturschwellenwertes bestimmt wird, und bei dem falls der Fahrzeugzustand es erlaubt, die Fahrleistung reduziert wird, um die Temperaturdifferenz zu erhöhen. Somit wird der Abstand zum Temperaturschwellenwert, ab dem die Fahrzeugbaueinheit geschädigt werden kann, erhöht, so dass z.B. im Falle einer Gefahrensituation die Fahrleistung noch deutlicher erhöht werden kann ohne die Fahrzeugbaueinheit zu schädigen.
Eine derartige Regelung von Baueinheitenparametern innerhalb eines erlaubten Bereichs verhindert somit eine Beschädigung aufgrund einer Überlastung der Fahrzeugbaueinheit.
Wünschenswert wären allerdings auch Informationen über die Beanspruchung eines Fahrzeugs bzw. von Fahrzeugbaueinheiten aufgrund eines kontinuierlichen Fahrzeugbetriebs. Solche Informationen bzgl. der Beanspruchung eines Fahrzeugs bzw. von Fahrzeugbaueinheiten sind u.a. notwendig, um z.B. den Verschleiß der Fahrzeugbaueinheiten aufgrund des kontinuierlichen Fahrzeugbetriebs zu bestimmen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Beanspruchung eines Fahrzeugs bzw. von Fahrzeugbaueinheiten aufgrund eines kontinuierlichen Fahrzeugbetriebs bestimmt werden kann. Zudem sollen das Verfahren und System einfach und kostengünstig ohne zusätzliche zu der sich bereits im Fahrzeug befindlichen Messtechnik und Sensorik zu implementieren sein. Unter einer Fahrzeugbaueinheit im Sinne der Erfindung soll dabei sowohl ein einzelnes Bauteil, als auch ein System aus mindestens zwei zusammenwirkenden Bauteilen verstanden werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit, wobei mittels Sensordaten, die während des Fahrens im Fahrzeug gemessen werden und zur Verfügung stehen, eine Fahrmanövererkennung durchgeführt wird, und wobei die Fahrmanöver in ihrer Intensität klassiert werden, den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver Beanspruchungskennzahlen zugeordnet werden, und basierend auf den ermittelten Fahrmanövern und deren Intensitäten und Beanspruchungskennzahlen die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Sensordaten zudem eine Fahrtstreckenerkennung durchgeführt wird, und die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit auch basierend auf den ermittelten Fahrtstrecken bestimmt wird.
Fahrtstrecken können dabei z.B. in eine der Kategorien Autobahn, Landstraße, innerstädtische Straße, und unbefestigte Straße eingeteilt werden. Diese Unterteilung der Fahrtstrecken kann dabei je nach Bedarf in unterschiedlich viele Kategorien erfolgen, wobei dem Fachmann zusätzlich zu den o.g. Kategorien eine Vielzahl weiterer Kategorien bekannt ist. Die einzelnen Kategorien sind dabei durch Bereiche von einem oder mehreren Parametern, wie z.B. mittlere Geschwindigkeit, Kurven pro km und/oder Größe der Straßenunebenheiten definiert.
Die Fahrtstreckenerkennung wiederum wird durch eine Zuordnung von Bereichen der aus den Sensordaten abgeleiteten Parameter wie z.B. mittlere Geschwindigkeit, Anzahl Kurven pro km und/oder Anzahl der Straßenunebenheiten zu den einzelnen Kategorien vorgenommen. Als Sensordaten können dabei z.B. die Geschwindigkeit, der Lenkwinkel, die Quer- oder Längsbeschleunigung, der Bremsdruck, oder der Einfederweg verwendet werden, wobei dem Fachmann zusätzlich zu den o.g. Kategorien eine Vielzahl weiterer Sensordaten bekannt ist.
Fahrmanöver können dabei z.B. in Links- oder Rechtskurve, Bremsen, Beschleunigen, Durchfahren eines Schlaglochs etc. eingeteilt werden, wobei dem Fachmann zusätzlich zu den o.g. Fahrmanövern eine Vielzahl weiterer Fahrmanöver bekannt ist. Die Fahrmanöver im Sinne der Erfindung können dabei auch noch feiner nach verschiedenen Fahrzeugzuständen, wie z.B. Scheibe unten, Dach auf, Sportmodus an, und/oder nach verschiedenen Wetterverhältnissen, wie z.B. Schnee- oder Regenfahrt eingeteilt werden. D. h. ein Fahrmanöver im Sinne der Erfindung kann z.B. eine Kurvenfahrt bei Schnee, ein Bremsvorgang mit offenem Dach, oder eine Beschleunigung im Sportmodus sein. Ferner kann ein Fahrmanöver im Sinne der Erfindung auch nur durch Veränderungen des Fahrzeugzustands, wie z.B. Lenkradverstellung, Sitzverstellung, Spoilerbetätigung, Bedienung allgemein, oder Heckklappenbetätigung definiert sein.
Die Fahrmanövererkennung wiederum wird ebenfalls durch eine Zuordnung von Bereichen der Sensordaten bzw. von Bereichen von aus den Sensordaten abgeleiteten Parametern zu entsprechenden Fahrmanövern vorgenommen, wobei als Sensordaten ebenfalls die bereits oben genannten Größen z.B. Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Quer- oder Längsbeschleunigung, Bremsdruck oder der Einfederweg verwendet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass nach vorgenommener Fahrmanövererkennung sowie der Klassierung der Intensität der Fahrmanöver und der Zuordnung von entsprechenden Beanspruchungskennzahlen eine statistische Bewertung der Fahrmanöver, wie z.B. eine Berechnung der Fahrmanöverdichte, vorzugsweise getrennt für die einzelnen Fahrtstrecken, vorgenommen wird, und daraus eine charakteristische, z.B. längen- oder zeitnormierte, Beanspruchung für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit bestimmt wird. Die Fahrmanöverdichte kann dabei pro Längen- oder Zeiteinheit jeweils für die einzelnen Fahrtstrecken angegeben werden. Ebenso kann dann die charakteristische Beanspruchung pro Längen- oder Zeiteinheit oder auch pro Fahrmanöver für die einzelnen Fahrtstrecken angegeben werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass aus den ermittelten Fahrmanövern, vorzugsweise unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrtstrecken, die Beanspruchung mindestens einer der Fahrzeugbaueinheiten Antriebseinheit, Karosserie, Fahrwerk und Elektrik bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Beanspruchungskennzahlen, die den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver zugeordnet werden, durch einen Vergleich mit durchgeführten Untersuchungen über die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit in verschiedenen Betriebszuständen bestimmt wird. Hierfür können z.B. durch Testfahrten mit definierten Beschleunigungs-, Brems-, oder Kurvenzyklen, oder entsprechenden Tests an Prüfständen die Beanspruchungen, d.h. die Lebensdauer bzw. der Verschleiß, für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit empirisch bestimmt werden. Somit erhält man charakteristische Beanspruchungskennzahlen für die einzelnen Fahrmanöver für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit differenziert nach den verschiedenen klassierten Intensitäten der Fahrmanöver. Diese charakteristischen Beanspruchungskennzahlen können zudem noch für die einzelnen Fahrtstrecken getrennt bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend können charakteristische Beanspruchungskennzahlen für die einzelnen Fahrmanöver für das Fahrzeug und/oder die mindestens einen Fahrzeugbaueinheit auch durch Simulationen bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrmanövererkennung, und vorzugsweise auch die Fahrtstreckenerkennung, mittels Sensordaten, die auf einem Fahrzeugbus liegen, durchgeführt werden. Die Verwendung von Sensordaten z.B. auf einem sogenannten CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) oder FlexRay-Bus bietet eine kostengünstige und wenig aufwändige Methode der Datengenerierung, da diese Sensordaten auch im normalen Fahrbetrieb ermittelt werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensordaten mindestens einem der Parameter Geschwindigkeit, Bremsdruck, Raddrehzahl, Gang, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Radträgerbeschleunigung und Dombeschleunigung zugeordnet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Fahrmanöver mindestens eines aus der Gruppe Linkskurve, Rechtskurve, Bremsen, Beschleunigen, Durchfahren eines Schlaglochs, Regenfahrt, Schneefahrt, Rennbetrieb, Lenkradverstellung, Sitzverstellung, Bedienung allgemein, Heckklappenbetätigung, offenes Fenster und offenes Dach ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der bestimmten Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit eine Information an einen Fahrer, einen Fahrzeughalter oder an eine Werkstatt z.B. zur Terminierung eines Services oder eines Serviceintervalls ausgegeben wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei das System mindestens einen Sensor zur Messung von Sensordaten während des Fahrens aufweist, und wobei das System mindestens eine Prozessierungseinheit aufweist, die mittels der Sensordaten eine Fahrmanövererkennung durchführen kann, die Fahrmanöver in ihrer Intensität klassieren kann, die den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver Beanspruchungskennzahlen zuordnen kann, und die basierend auf den ermittelten Fahrmanövern und deren Intensitäten und Beanspruchungskennzahlen die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System eine weitere Prozessierungseinheit aufweist, die nach vorgenommener Fahrmanövererkennung eine statistische Bewertung der Fahrmanöver, insbesondere eine Berechnung einer Fahrmanöverdichte, vorzugsweise getrennt für die einzelnen Fahrtstrecken, vornehmen kann, und aus dem Ergebnis der statistischen Bewertung eine charakteristische Beanspruchung für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit bestimmen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Prozessierungseinheit sich in dem Fahrzeug befindet, und die Prozessierungseinheit die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit über eine Luftschnittstelle an die weitere Prozessierungseinheit außerhalb des Fahrzeugs übermittelt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs und eines Kommunikationsnetzwerkes mit einem System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein schematisches Diagramm mit Dichtefunktionen für Beschleunigungsvorgänge für eine Vielzahl von Fahrzeugen, die gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden.
4 zeigt ein schematisches Diagramm, bei dem für eine beispielhafte Fahrt die Anzahl der Beschleunigungsvorgänge für verschiedene Intervalle der Beschleunigung aufgetragen ist.
Bei dem in 1 dargestellten Verfahren werden in einem ersten Schritt S1 Untersuchungen über die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit in verschiedenen Betriebszuständen durchgeführt. Hierfür können z.B. durch Testfahrten mit definierten Beschleunigungs-, Brems-, oder Kurvenzyklen, oder durch entsprechende Tests an Prüfständen für klassierte Intensitäten der Fahrmanöver entsprechende Beanspruchungskennzahlen, d.h. der Verschleiß oder die Lebensdauer, für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit empirisch bestimmt und zugeordnet werden. Klassierte Intensitäten der Fahrmanöver sind hierbei verschiedene Intervalle der Kenngrößen der einzelnen Fahrmanöver, wie z.B. Intervalle der Größe der Beschleunigung für das Fahrmanöver Beschleunigung, bzw. der Querbeschleunigung für das Fahrmanöver Kurvenfahrt. Für die verschiedenen Intervalle der Kenngrößen der einzelnen Fahrmanöver können dann aus den Ergebnissen der Testfahrten bzw. Tests an Prüfständen die verschiedenen Beanspruchungskennzahlen bestimmt werden. Diese für die verschiedenen Intervalle der Kenngrößen der einzelnen Fahrmanöver charakteristischen Beanspruchungskennzahlen können parallel noch für die einzelnen Fahrtstrecken, wie z.B. Autobahn, Landstraße, innerstädtische Straße und unbefestigte Straße, getrennt bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend können charakteristische Beanspruchungskennzahlen für die einzelnen Fahrmanöver für das Fahrzeug und/oder die mindestens einen Fahrzeugbaueinheit auch durch Simulationen bestimmt werden.
Vorzugsweise werden die einzelnen Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert der entsprechenden Kenngröße definiert. Beispielsweise wird als Kurve dabei ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für den Lenkwinkel, als Beschleunigung ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für die Beschleunigung, und als Bremsen ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für den Bremsdruck definiert, vorzugsweise mit weiteren Indikatoren, wie z.B. der Anstehdauer des entsprechenden Werts, und die Testfahrten bzw. Tests werden in verschiedenen Intervallen der entsprechenden Kenngröße oberhalb der definierten Schwellenwerte durchgeführt. Die Schwellenwerte wiederum werden als diejenigen Werte gewählt, ab denen in Testfahrten oder Tests an Prüfständen ein signifikanter Verschleiß oder Beanspruchung auftritt. Die Intervalle der Kenngrößen mit denen die Tests durchgeführt werden, können dabei für die einzelnen Fahrtstrecken unterschiedlich sein. So ist z.B. der durchschnittliche Lenkwinkel in Kurven auf der Autobahn geringer und die durchschnittliche Beschleunigung höher als auf der Landstraße oder einer innerstädtischen Straße. Dementsprechend können die Testfahrten oder Tests an Prüfständen mit unterschiedlichen Intervallen der Kenngrößen für die einzelnen Fahrmanöver je nach Fahrtstrecke durchgeführt werden, was zu unterschiedlichen charakteristischen Beanspruchungskennzahlen je nach Fahrtstrecke führt.
Somit können im ersten Schritt S1 charakteristische Beanspruchungskennzahlen für die unterschiedlichen Intervalle der Kenngrößen für das Fahrzeug und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit bestimmt werden, die in Korrelation zu der Anzahl an Fahrmanövern stehen, ab der ein signifikanter Verschleiß oder Ausfall des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit auftritt. Anders gesagt werden im ersten Schritt S1 charakteristische Beanspruchungskennzahlen bestimmt, die eine Beanspruchung pro Fahrmanöver angeben, wobei zudem noch die charakteristischen Beanspruchungskennzahlen für verschiedene Fahrtstrecken bestimmt werden können.
Fahrzeugbaueinheiten, für die charakteristische Beanspruchungskennzahlen bestimmt werden, können dabei z.B. die Antriebseinheit, die Karosserie, das Fahrwerk oder die Elektrik des Fahrzeugs sein.
Um nun die Beanspruchung eines Fahrzeugs oder einer Fahrzeugbaueinheit im realen Einsatz zu bestimmen, werden zunächst in einem zweiten Schritt S2 Sensordaten, wie z.B. Geschwindigkeit, Bremsdruck, Raddrehzahl, Einfederweg, Gang, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Radträgerbeschleunigung und/oder Dombeschleunigung während des Fahrens im Fahrzeug z.B. mittels Sensoren in verschiedenen Steuergeräten gemessen, und über einen Fahrzeugbus, wie z.B. einen CAN-Bus oder FlexRay-Bus, an eine Prozessierungseinheit übermittelt.
In einem dritten Schritt S3 wird dann in der Prozessierungseinheit eine Fahrtstreckenerkennung durch eine Zuordnung von Bereichen der aus den Sensordaten abgeleiteten Parameter wie z.B. mittlere Geschwindigkeit, Kurven pro km und/oder Größe der Straßenunebenheiten zu den einzelnen Kategorien der Fahrtstrecken vorgenommen. Beispielsweise können sich Autobahnen dabei durch eine hohe mittlere Geschwindigkeit, fast keine Kurven und wenig Straßenunebenheiten auszeichnen. Landstraßen wiederum weisen eine mittelhohe mittlere Geschwindigkeit, und eine mittlere Anzahl von Kurven und Straßenunebenheiten auf. Bei innerstädtischen Straßen liegt die mittlere Geschwindigkeit ungefähr zwischen 20 und 25 km/h, zudem weisen diese eine hohe Anzahl von Kurven und u.U. viele Straßenunebenheiten auf. Unbefestigte Straße schließlich zeichnen sich meist durch erhebliche Straßenunebenheiten aus.
In einem vierten Schritt S4 wird in der Prozessierungseinheit eine Fahrmanövererkennung ebenfalls durch eine Zuordnung von Bereichen der Sensordaten bzw. von Bereichen von aus den Sensordaten abgeleiteten Parametern zu entsprechenden Fahrmanövern vorgenommen, wobei als Sensordaten mindestens eine der bereits oben genannten Größen Geschwindigkeit, Bremsdruck, Raddrehzahl, Einfederweg, Gang, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Radträgerbeschleunigung und Dombeschleunigung verwendet werden kann.
Analog zum ersten Schritt S1 wird dabei beispielsweise als Kurve ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für den Lenkwinkel, als Beschleunigung ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für die Beschleunigung, und als Bremsen ein Fahrmanöver ab einem bestimmten Schwellenwert für den Bremsdruck definiert, wobei die Schwellenwerte vorteilhafterweise den im ersten Schritt S1 definierten entsprechen können.
Somit werden im vierten Schritt S4 während des Fahrens die Anzahl der Fahrmanöver pro km bestimmt, wobei die Fahrmanöver z.B. Linkskurve, Rechtskurve, Bremsen, Beschleunigen, Durchfahren eines Schlaglochs, Regenfahrt, Rennbetrieb und/oder offenes Dach und weitere sein können, und die Fahrmanöver noch in ihrer Intensität klassiert werden, d.h. die Anzahl der Fahrmanöver für verschiedene Intervalle der entsprechenden Kenngröße der Fahrmanöver bestimmt werden. Anschließend werden die im ersten Schritt S1 bestimmten charakteristischen Beanspruchungskennzahlen für die verschiedenen Intervalle der Kenngrößen der einzelnen Fahrmanöver mit der Anzahl der Fahrmanöver im entsprechenden Intervall multipliziert, und die Ergebnisse der einzelnen Multiplikationen werden aufsummiert. Als Ergebnis erhält man die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit, die noch pro Fahrmanöver normiert werden kann. Die Anzahl der Fahrmanöver pro km, sowie der Wert für die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit werden zur weiteren Verarbeitung über eine Luftschnittstelle an eine weitere Prozessierungseinheit außerhalb des Fahrzeugs übermittelt.
In einem fünften Schritt S5 wird in der weiteren Prozessierungseinheit aus den im vierten Schritt S4 bestimmten Daten eine Dichtefunktion der Fahrmanöver pro km bestimmt, falls für ein Fahrzeug für eine Vielzahl von Fahrten die Fahrmanöver pro km bestimmt worden sind. Die Dichtefunktion der Fahrmanöver pro km kann dabei auch noch für die verschiedenen Fahrtstrecken und/oder für verschiedenen Fahrzeugzustände, wie z.B. Scheibe unten, Dach auf, Sportmodus an, und/oder für unterschiedliche Wetterverhältnisse, wie z.B. Schnee- oder Regenfahrt, getrennt ermittelt werden. Zudem kann für den Fall, dass eine Vielzahl von Fahrten für ein Fahrzeug durchgeführt wurde, eine Dichtefunktion der charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver bestimmt werden.
In einem sechsten Schritt S6 wird in der weiteren Prozessierungseinheit eine statistische Bewertung der Fahrmanöver vorgenommen. Hierbei kann z.B. durch Mittelwertbildung oder Medianbildung aus der Dichtefunktion bzgl. der Fahrmanöver pro km eine durchschnittliche Anzahl Fahrmanöver pro km ermittelt werden. Zudem kann z.B. durch Mittelwertbildung oder Medianbildung aus der Dichtefunktion bzgl. der charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver eine durchschnittliche charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver bestimmt werden. Anschließend kann wiederum aus der durchschnittlichen charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver und der durchschnittlichen Anzahl Fahrmanöver pro km eine durchschnittliche charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro km berechnet werden.
Somit kann also aufgrund der bestimmten charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro km nach Erreichen einer entsprechenden Fahrleistung die Ausgabe einer Information an den Fahrer, den Fahrzeughalter oder die Werkstatt erfolgen.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs und eines Kommunikationsnetzwerkes mit einem System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung z.B. zur Durchführung des unter 1 beschriebenen Verfahrens.
Das Fahrzeug 10 umfasst dabei einen Fahrzeugbus 11, an den mehrere Steuergeräte 12 bis 14 angeschlossen sind. Die Steuergeräte 12 bis 14 wiederum umfassen Sensoren zur Messung von Parametern, wie z.B. Geschwindigkeit, Bremsdruck, Raddrehzahl, Einfederweg, Gang, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Radträgerbeschleunigung und/oder Dombeschleunigung.
Die von den Steuergeräten 12 bis 14 gemessenen Sensordaten werden an ein Steuergerät 15 übermittelt, in welchem mittels der Sensordaten eine Fahrtstreckenerkennung und/oder eine Fahrmanövererkennung vorgenommen wird, wie z.B. unter 1 im dritten Schritt S3 bzw. im vierten Schritt S4 beschrieben. Ebenso werden im Steuergerät 15 die Anzahl der Fahrmanöver pro km, sowie der Wert für die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver bestimmt, wie z.B. ebenfalls unter 1 im vierten Schritt S4 beschrieben, und für die Übertragung über eine Luftschnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk vorbereitet. Hierfür werden die Daten gemäß einem bestimmten Modulations- und Kodierschema moduliert und kodiert, und auf eine Trägerfrequenz hochgemischt.
Anschließend werden die Daten über eine Antenne 16 über die Luftschnittstelle an eine Antenne 20 einer Basisstation 21 des Kommunikationsnetzwerkes übertragen. Die Übertragung über die Luftschnittstelle kann dabei z.B. gemäß einem der Mobilfunkstandards GSM, UMTS, oder LTE erfolgen.
Von der Basisstation 21 werden die Daten über weitere Komponenten des Kommunikationsnetzwerkes, die der Einfachheit halber nicht in 2 dargestellt sind, an eine Prozessierungseinheit 30 übermittelt.
In der Prozessierungseinheit 30 wird aus der Anzahl der Fahrmanöver pro km, und aus dem Wert für die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver, die für eine Vielzahl von Fahrten eines Fahrzeugs übermittelt wurden, z.B. eine Dichtefunktion der Fahrmanöver pro km und eine Dichtefunktion der charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver bestimmt, wie z.B. unter 1 im fünften Schritt S5 beschrieben. Schließlich wird eine durchschnittliche charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro km berechnet, wie z.B. unter 1 im sechsten Schritt S6 beschrieben, und anschließend nach Erreichen einer entsprechenden Fahrleistung z.B. eine Information an den Fahrer, den Fahrzeughalter oder eine Werkstatt über die Antenne 21 der Basisstation 20, und über die Luftschnittstelle an die Antenne 16 des Fahrzeugs 10 oder einer Werkstatt geschickt.
In einer Datenbank 40 sind charakteristische Beanspruchungskennzahlen für die einzelnen Fahrmanöver für das Fahrzeug und/oder Fahrzeugbaueinheiten gespeichert, die z.B. durch Testfahrten mit definierten Beschleunigungs-, Brems-, oder Kurvenzyklen, oder entsprechenden Tests an Prüfständen bestimmt wurden, wie z.B. unter 1 im ersten Schritt S1 beschrieben.
Das Steuergerät 15 ruft diese charakteristischen Beanspruchungskennzahlen für die einzelnen Fahrmanöver von der Datenbank 40 ab, um wie unter 1 im vierten Schritt S4 beschrieben, die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit, die noch pro Fahrmanöver normiert werden kann, zu bestimmen.
In einer alternativen Ausführungsform können die Prozessierungseinheit 30, oder die Prozessierungseinheit 30 und die Datenbank 40 auch im Fahrzeug 10 untergebracht sein.
3 zeigt ein schematisches Diagramm mit Dichtefunktionen für Beschleunigungsvorgänge pro km für eine Vielzahl von Fahrzeugen, die gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie z.B. unter 1 im fünften Schritt S5 beschrieben, ermittelt wurden.
In 3 sind für die einzelnen Fahrzeuge die aus einer Vielzahl von Fahrten ermittelten Werte für das 10%-Quantil Q1, das 25%-Quantil Q2, das 50%-Quantil Q3, das 75%-Quantil Q4, das 90%-Quantil Q5, sowie der Mittelwert MW über der Anzahl an Beschleunigungsvorgängen pro km aufgetragen, wie in der Legende unterhalb des Diagramms dargestellt.
In 4 ist beispielhaft für eine Fahrt eines Fahrzeugs über 100 km die Anzahl der Beschleunigungsvorgänge für verschiedene Intervalle der Beschleunigung aufgetragen. In einem ersten Intervall der Beschleunigung von 0,05 g bis 0,15 g wurden 195 Beschleunigungsvorgänge gezählt mit einer diesem ersten Intervall zugeordneten Beanspruchungskennzahl D₁. In einem zweiten Intervall der Beschleunigung von 0,15 g bis 0,25 g wurden 70 Beschleunigungsvorgänge gezählt mit einer diesem zweiten Intervall zugeordneten Beanspruchungskennzahl D₂. In einem dritten Intervall der Beschleunigung von 0,25 g bis 0,35 g wurden 35 Beschleunigungsvorgänge gezählt mit einer diesem dritten Intervall zugeordneten Beanspruchungskennzahl D₃. Diese Einteilung in Intervalle der Beschleunigung kann fortgesetzt werden, bis keine relevante Anzahl an Beschleunigungsvorgängen mehr auftritt. Die Beanspruchung B des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit für diese Fahrt kann nun durch Multiplikation der einzelnen Beanspruchungskennzahlen D_i mit der entsprechenden Anzahl an Beschleunigungsvorgängen A_i und anschließendem Aufsummieren über alle Intervalle i erfolgen, wie durch die folgende Formel dargestellt: B = Σ_iA_iD_i
Die Beanspruchung B kann anschließend noch auf ein Fahrmanöver normiert werden, wie durch die folgende Formel dargestellt:
Für den Fall, dass eine Vielzahl von Fahrten für ein Fahrzeug durchgeführt wurde, kann eine Dichtefunktion der charakteristischen Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver bestimmt werden.
Wie z.B. unter 1 im sechsten Schritt S6 beschrieben können durch Mittelwertbildung oder Medianbildung aus den Dichtefunktionen wiederum die charakteristische Beanspruchung pro km des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmt werden.
Solche Dichtefunktionen können auch für weitere Fahrmanöver bzw. Fahrzeugzustände, wie z.B. Bremsen oder Kurvenfahren, für die einzelnen Fahrzeuge dargestellt werden.
Mittels solcher Dichtefunktionen für die Fahrmanöver pro km und die charakteristische Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit pro Fahrmanöver können nicht nur charakteristische Beanspruchungen für die einzelnen Fahrzeuge, sondern auch charakteristische Beanspruchungen für verschiedene Regionen bestimmt werden, was für eine Regionen spezifische Fahrzeug- und Bauteilauslegung, d.h. für eine nachhaltige Präzisierung der Anforderungen an Fahrzeug und Bauteil, verwendet werden kann. Die bestimmten charakteristischen Beanspruchungen können zudem zur Verbesserung der Bauteilauslegung, z.B. zur Optimierung des Verhältnisses Bauteilkosten zu Bauteilhaltbarkeit verwendet werden. sowie zur Nutzung des Potenzials zur Gewichtsreduktion beitragen. Außerdem kann u.a. aus den Dichtefunktionen ein Fahrmuster für ein Fahrzeug, z.B. sportlicher Fahrer, erkannt werden, und dementsprechend können dem Fahrer erweiterte spezifische Fahrprogramme oder eine spezifische Spreizung der Abstimmung angeboten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008054699 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs (10) und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensordaten, die während des Fahrens im Fahrzeug (10) gemessen werden und zur Verfügung stehen, eine Fahrmanövererkennung durchgeführt wird, wobei die Fahrmanöver in ihrer Intensität klassiert werden, den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver Beanspruchungskennzahlen zugeordnet werden, und basierend auf den ermittelten Fahrmanövern und deren Intensitäten und Beanspruchungskennzahlen die Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels der Sensordaten eine Fahrtstreckenerkennung durchgeführt wird, und die Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit basierend auf den ermittelten Fahrtstrecken bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei als Fahrtstrecke mindestens eine aus der Gruppe Autobahn, Landstraße, innerstädtische Straße, und unbefestigte Straße ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach vorgenommener Fahrmanövererkennung eine statistische Bewertung der Fahrmanöver, insbesondere eine Berechnung einer Fahrmanöverdichte, für die einzelnen Fahrtstrecken vorgenommen wird, und aus dem Ergebnis der statistischen Bewertung eine charakteristische Beanspruchung für das Fahrzeug (10) und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus den ermittelten Fahrmanövern die Beanspruchung mindestens einer der Fahrzeugbaueinheiten wie Antriebseinheit, Fahrwerk, Karosserie und Elektrik bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beanspruchungskennzahlen, die den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver zugeordnet werden, aus durchgeführten Untersuchungen über die Beanspruchung des Fahrzeugs und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit in verschiedenen Betriebszuständen bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrmanövererkennung mittels Sensordaten, die auf einem Fahrzeugbus (11) liegen, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensordaten mindestens einem der Parameter Geschwindigkeit, Bremsdruck, Raddrehzahl, Einfederweg, Gang, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Radträgerbeschleunigung und Dombeschleunigung zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Fahrmanöver mindestens eines aus der Gruppe Linkskurve, Rechtskurve, Bremsen, Beschleunigen, Durchfahren eines Schlaglochs, Regenfahrt, Schneefahrt, Rennbetrieb, Lenkradverstellung, Sitzverstellung, Bedienung allgemein, Heckklappenbetätigung, offenes Fenster und offenes Dach ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von der bestimmten Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit eine Information an einen Fahrer, einen Fahrzeughalter oder an eine Werkstatt ausgegeben wird.
System zur Bestimmung einer Beanspruchung eines Fahrzeugs (10) und/oder mindestens einer Fahrzeugbaueinheit, wobei das System mindestens einen Sensor zur Messung von Sensordaten während des Fahrens aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens eine Prozessierungseinheit (15, 30) aufweist, die mittels der Sensordaten eine Fahrmanövererkennung durchführen kann, die Fahrmanöver in ihrer Intensität klassieren kann, die den klassierten Intensitäten der Fahrmanöver Beanspruchungskennzahlen zuordnen kann, und die basierend auf den ermittelten Fahrmanövern und deren Intensitäten und Beanspruchungskennzahlen die Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit bestimmen kann.
System nach Anspruch 11, wobei das System eine weitere Prozessierungseinheit (30) aufweist. die nach vorgenommener Fahrmanövererkennung eine statistische Bewertung der Fahrmanöver, insbesondere eine Berechnung einer Fahrmanöverdichte, vornehmen kann, und aus dem Ergebnis der statistischen Bewertung eine charakteristische Beanspruchung für das Fahrzeug (10) und/oder die mindestens eine Fahrzeugbaueinheit bestimmen kann.
System nach Anspruch 12, wobei die Prozessierungseinheit (15) sich in dem Fahrzeug (10) befindet, und die Prozessierungseinheit (15) die Beanspruchung des Fahrzeugs (10) und/oder der mindestens einen Fahrzeugbaueinheit über eine Luftschnittstelle an die weitere Prozessierungseinheit (30) außerhalb des Fahrzeugs (10) übermittelt.