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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 2 171 480 B1 ist ein Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung oder zur Erkennung eines Fahrtrichtungswechsels eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches zumindest zwei Raddrehzahlsensoranordnungen aufweist, die jeweils einen Encoder mit einem inkrementellen Maßstab und mehreren Maßstabsteilungen sowie einen Raddrehzahlsensor umfassen und mit einer elektronischen Kontrolleinheit verbunden sind, wobei die Raddrehzahlsensoren bei Erfassung einer Maßstabsteilung jeweils ein Drehzahlsignal an die elektronische Kontrolleinheit übertragen, wobei die Fahrtrichtung oder ein Fahrtrichtungswechsel zumindest aus der Reihenfolge des Auftretens der Drehzahlsignale bezüglich der einzelnen Raddrehzahlsensoranordnungen ermittelt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung eines Fahrzeugs mit vier Fahrzeugrädern, welchen jeweils ein Raddrehzahlsensor zugeordnet ist, wird von jeweils einem Raddrehzahlsensor nach jeweils einer Radumdrehung des entsprechend dem Raddrehzahlsensor zugeordneten Fahrzeugrads ein impulsförmiges Drehzahlsignal generiert und an eine Auswerteeinheit übermittelt. Des Weiteren wird eine Fahrtrichtung oder ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs anhand einer Auswertung einer zeitlichen Abfolge der impulsförmigen Drehzahlsignale erkannt. Insbesondere wird hierbei eine Fahrtrichtung hinsichtlich einer Vorwärtsbewegung oder einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs ermittelt.
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Erfindungsgemäß wird ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs erkannt, wenn zwei Drehzahlsignale desselben Raddrehzahlsensors zeitlich direkt aufeinanderfolgen.
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Bei dem Verfahren wird davon ausgegangen, dass sich bei einer konstanten Fahrtrichtung Drehzahlsignalsequenzen, welche jeweils eine bestimmte zeitliche Abfolge der Drehzahlsignale aller vier Fahrzeugräder umfassen, weitestgehend gleichbleibend wiederholen. Ändert das Fahrzeug seine Fahrtrichtung, setzen sich die Drehzahlsignalsequenzen durch eine Spiegelung der vorherigen zeitlichen Abfolge der Drehzahlsignale ab dem Zeitpunkt des Fahrtrichtungswechsels fort. Eine derartige Spiegelung wird durch die zeitlich direkte Abfolge von zwei Drehzahlsignalen desselben Fahrzeugrads erkannt.
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Mittels des Verfahrens kann ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs, insbesondere nach einem Stillstand des Fahrzeugs, frühzeitig erkannt werden. Eine frühzeitige Kenntnis einer momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs ermöglicht eine gegenüber konventionellen Verfahren genauere Bestimmung von Odometriedaten und somit einer genaueren Position des Fahrzeugs. Damit kann eine Funktionalität bestimmter Assistenzvorrichtungen, beispielsweise eines Parkassistenten, gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit Raddrehzahlsensoren und einer Auswerteeinheit und
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2 schematisch ein Diagramm mit einer zeitlichen Abfolge von Drehzahlsignalen.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit vier Fahrzeugrädern 2.1 bis 2.4, die jeweils einen Raddrehzahlsensor 3.1 bis 3.4 aufweisen, die mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden sind.
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Die Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 sind dazu ausgebildet, jeweils eine Drehbewegung eines drehfest mit dem entsprechenden Fahrzeugrad 2.1 bis 2.4 verbundenen und im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten, alternierend magnetisierenden Encoders zu erfassen. Die Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 sind dabei fest am Fahrzeug 1 angeordnet, so dass sich die Encoder jeweils relativ zu den Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 drehen. Des Weiteren sind die Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 jeweils als ein aktiver Drehzahlsensor ausgebildet und werden mit einer definierten Spannung versorgt.
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Wie bereits in der eingangs erwähnten
EP 2 171 480 B1 beschrieben, ist eine relative Drehausrichtung zwischen den Raddrehzahlsensoren
3.1 bis
3.4 und einer jeweils nächsten, zu erfassenden Maßstabsteilung des alternierend magnetisierenden Encoders für die jeweiligen Raddrehzahlsensoren
3.1 bis
3.4 unterschiedlich. D. h., im Betrieb des Fahrzeugs
1 erfassen die einzelnen Raddrehzahlsensoren
3.1 bis
3.4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten eine Maßstabsteilung des Encoders, so dass von den Raddrehzahlsensoren
3.1 bis
3.4 erzeugte Drehzahlsignale D1 bis D4 (siehe
2) zu unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugt und an die Auswerteeinheit
4, z. B. an eine elektronische Kontrolleinheit, übertragen werden. Eine Drehrichtungserkennung des Encoders ist üblicherweise anhand eines internen Signalversatzes von drei jeweils in einem der Raddrehzahlsensoren
3.1 bis
3.4 angeordneten Hallelementen möglich. Über die Drehrichtung des Encoders kann aufgrund dessen drehfester Anordnung an dem entsprechenden Fahrzeugrad
2.1 bis
2.4 eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs
1 ermittelt werden. Insbesondere wird ermittelt, ob sich das Fahrzeug
1 vorwärts oder rückwärts bewegt.
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Die Kenntnis der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 ist zur Bestimmung von genauen Odometriedaten des Fahrzeugs 1 obligatorisch. Nach einem Stillstand des Fahrzeugs 1 kann unter Verwendung bekannter Verfahren erst ab einer bestimmten Zählerdifferenz eine Richtungsinformation gewonnen werden. D. h., erst nach Übermittlung von zwei oder mehr Drehzahlsignalen D1 bis D4 desselben Raddrehzahlsensors 3.1 bis 3.4 kann bestimmt werden, ob sich das Fahrzeug 1 in eine bestimmte Fahrtrichtung bewegt.
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Für eine frühere Richtungserkennung wird vorgeschlagen, den zeitlichen Verlauf der Drehzahlsignale D1 bis D4 auf ein wiederkehrendes Muster zu analysieren. Dies wird in 2 dargestellt und näher erläutert.
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2 zeigt ein Diagramm mit einer zeitlichen Abfolge von Drehzahlsignalen D1 bis D4 der Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4, bei dem ein Zählerwert Δc·d [-] die Ordinate und die Zeit t die Abszisse bildet.
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Anschaulich wird die zeitliche Folge der Drehzahlsignale D1 bis D4 aller vier Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 im Diagramm abgebildet, wobei auf der Ordinate die Zählerwerte Δc·d [-] der Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4 von allen Fahrzeugrädern 2.1 bis 2.4 untereinander dargestellt sind. Hierbei stellen ein erstes Fahrzeugrad 2.1 ein linkes Vorderrad, ein zweites Fahrzeugrad 2.2 ein rechtes Vorderrad, ein drittes Fahrzeugrad 2.3 ein linkes Hinterrad und ein viertes Fahrzeugrad 2.4 ein rechtes Hinterrad dar. Des Weiteren wird ein erstes Drehzahlsignal D1 von dem Raddrehzahlsensor 3.1 des ersten Fahrzeugrads 2.1, ein zweites Drehzahlsignal D2 von dem Raddrehzahlsensor 3.2 des zweiten Fahrzeugrads 2.2, ein drittes Drehzahlsignal 03 von dem Raddrehzahlsensor 3.3 des dritten Fahrzeugrads 2.3 und ein viertes Drehzahlsignal 04 von dem Raddrehzahlsensor 3.4 des vierten Fahrzeugrads 2.4 erzeugt.
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Wie im Diagramm zu erkennen ist, werden die Drehzahlsignale D1 bis D4 als Rechteckimpulse erzeugt. Die Rechteckimpulse weisen entweder einen positiven Zählerwert Δc·d [-] oder einen negativen Zählerwert Δc·d [-] auf. Bei einem negativen Zählerwert Δc·d [-] bewegt sich das Fahrzeug 1 rückwärts. Bei einem positiven Zählerwert Δc·d [-] bewegt sich das Fahrzeug 1 vorwärts.
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Des Weiteren ist im Diagramm zu erkennen, dass sich die Drehzahlsignale D1 bis D4 für den Zeitbereich von t = 0 s bis t = 3 s in folgender Reihenfolge abwechseln: D1, D4, D3, D2. Da die Rechteckimpulse hierbei jeweils einen negativen Zählerwert Δc·d [-] aufweisen, bewegt sich das Fahrzeug 1 rückwärts. Für den Zeitbereich von t = 0,8 s bis t = 1,4 s ist die Reihenfolge der Drehzahlsignale D1 bis D4 gespiegelt: D2, D3, D4, D1. Da die Rechteckimpulse hierbei jeweils einen positiven Zählerwert Δc·d [-] aufweisen, bewegt sich das Fahrzeug 1 vorwärts. Die gespiegelte Reihenfolge der Drehzahlsignale D1 bis D4 tritt somit aufgrund einer Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf, so dass ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs 1 erkannt wird, wenn zwei Drehzahlsignale D1 bis D4 desselben Fahrzeugrads 2.1 bis 2.4, hierbei das zweite Drehzahlsignal D2 des Raddrehzahlsensors 3.2 des zweiten Fahrzeugrads 2.2, zeitlich direkt aufeinanderfolgen.
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Bei dem beschriebenen Verfahren kann somit ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs 1, insbesondere nach einem Stillstand des Fahrzeugs 1, früher als bei konventionellen Verfahren erkannt werden. Des Weiteren kann eine Plausibilisierung der Richtungserkennung erfolgen. Beispielsweise wird ein erkannter Fahrtrichtungswechsel anhand eines Vergleichs von mindestens zwei zeitlich aufeinander folgenden Drehzahlsignalsequenzen plausibilisiert. Eine Drehzahlsignalfrequenz umfasst dabei eine zeitliche Abfolge der Drehzahlsignale D1 bis D4 aller vier Raddrehzahlsensoren 3.1 bis 3.4.
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Weiterhin kann ein erkannter Fahrtrichtungswechsel anhand einer Ermittlung eines Lenkwinkels des Fahrzeugs 1 zumindest für die Zeitdauer zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Drehzahlsignalen D1 bis D4 desselben Raddrehzahlsensors 3.1 bis 3.4 plausibilisiert werden. Erfolgt eine Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 im Stillstand, kann dies anhand einer nicht plausiblen Reihenfolge der Drehzahlsignale D1 bis D4 erkannt werden. Beispielsweise werden ein erstes Drehzahlsignal D1 und ein zweites Drehzahlsignal D2 übermittelt, wenn das Fahrzeug 1 im Stillstand von links nach rechts gelenkt wird. Ein drittes Drehzahlsignal D3 und ein viertes Drehzahlsignal D4 werden nicht übermittelt. Mittels der Kenntnis eines mittleren Radwinkels und einer Starrkinematik des Fahrzeugs 1 kann die Lenkung im Stillstand des Fahrzeugs 1 erkannt werden. Insbesondere können durch Einbeziehung einer genauen Radbewegung aus der Starrkinematik eine Radaufstandspunktverschiebung und damit ein von den Fahrzeugrädern 2.1 bis 2.4 aufgrund der Lenkbewegung jeweils zurückgelegter Weg bestimmt werden.
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Darüber hinaus können zur Plausibilisierung eines erkannten Fahrtrichtungswechsels ein Abrollumfang und/oder eine Spurbreite der Fahrzeugräder 2.1 bis 2.4 berücksichtigt werden. Beispielsweise ist damit bei niedrigen Geschwindigkeiten bekannt, nach welcher Zeitdauer die jeweiligen Drehzahlsignale D1 bis D4 zu erwarten sind. Ein auf die Richtungserkennung negativ wirkender Reifenverschleiß kann durch Kenntnis der Abrollumfänge und/oder der Spurbreite kompensiert werden. Die Abrollumfänge und/oder die Spurbreite werden bzw. wird in einem normalen Betrieb des Fahrzeugs 1 geschätzt. Somit können auch nach einem Räder- oder Reifenwechsel neue Abrollumfänge erlernt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2.1 bis 2.4
- Fahrzeugrad
- 3.1 bis 3.4
- Raddrehzahlsensor
- 4
- Auswerteeinheit
- D1 bis D4
- Drehzahlsignal
- Δc·d [-]
- Zählerwert
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2171480 B1 [0002, 0017]
