DE102017131160A1 - Method for determining a center of gravity height of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe heines Kraftfahrzeugs umfassend die folgenden Verfahrensschritte:A) Ermitteln einer Referenzaufbauhöhe zdes Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandsensorhöhe Z, Z, Z, Z;B) Ermitteln einer Aufbauhöhenänderung δeines Rades von einer dem Rad zugeordneten Referenzaufbauhöhe zdes Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandsensorhöhe Z, Z, Z, Z;C1) Ermitteln einer Längsbeschleunigung ades Fahrzeugs;C2) Ermitteln eines Nickwinkels θ;C3) Ermitteln einer Nickwinkelgeschwindigkeit θ/t;C4) Ermitteln einer Nickwinkelbeschleunigung θ/t;und/oderD1) Ermitteln einer Querbeschleunigung ades Fahrzeugs;D2) Ermitteln eines Wankwinkels θD3) Ermitteln einer Wankwinkelgeschwindigkeit θ/tD4) Ermitteln einer Wankwinkelbeschleunigung θ/t; undE) Berechnen einer Schwerpunktshöhe hunter Verwendung der ermittelten Parameter A, B, C1, C2, C3, C4 und/oder A, B, D1, D2, D3, D4.A method for determining a center of gravity height of a motor vehicle comprising the following method steps: A) determining a reference body height z of the vehicle and at least one altitude sensor Z, Z, Z, B) determining a body height change δeines a wheel of the wheel associated reference body height z of the vehicle and at least one height sensor height Z) determining a longitudinal acceleration of the vehicle; C2) determining a pitch angle θ; C3) determining a pitch angular velocity θ / t; C4) determining a pitch angular acceleration θ / t; and / orD1) determining a lateral acceleration of the vehicle D2) determining a roll angle θD3) determining a roll angular velocity θ / tD4) determining a roll angular acceleration θ / t; and E) calculating a centroid hunter using the determined parameters A, B, C1, C2, C3, C4 and / or A, B, D1, D2, D3, D4.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem unabhängigen Anspruch.The invention relates to methods for determining a center of gravity height of a motor vehicle according to the independent claim.
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, bei denen die Art und Weise des Fahrzeugbetriebs unter Berücksichtigung des Schwerpunkts geändert wird. Dabei kann sich zum Beispiel aufgrund des Transports von Gegenständen auf dem Fahrzeugdach, wie einer Ski-Box oder einem Dachkoffer, der Fahrzeugschwerpunkt derart verändern, dass eine Anpassung der Einstellungen eines Fahrdynamikreglers z.B. ESP (Elektronischen-Stabilitäts-Programms) notwendig wird, weil das Steuergerät mit den ursprünglichen Werten für den Fahrzeugschwerpunkt nicht zuverlässig funktioniert.The invention relates to the technical field of methods for operating a vehicle, in which the mode of vehicle operation is changed taking into account the center of gravity. In this case, for example, due to the transport of objects on the vehicle roof, such as a ski box or a roof box, the vehicle center of gravity can change such that an adjustment of the settings of a vehicle dynamics controller, for example. ESP (Electronic Stability Program) becomes necessary because the controller does not work reliably with the original values for the vehicle's center of gravity.
Es ist aus der
Ferner ist aus dem Stand der Technik mit der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet, und insbesondere unabhängig von der Fahrsituation oder zumindest in einer Vielzahl von Fahrsituationen zuverlässig und genau funktioniert.It is the object of the present invention to provide a method for determining a center of gravity height of a motor vehicle, which overcomes the disadvantages known from the prior art, and in particular reliably and accurately functions regardless of the driving situation or at least in a variety of driving situations.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a method for determining a center of gravity height of a motor vehicle according to the independent claim. Advantageous aspects form the subject of the respective subclaims.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe hsp eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Verfahrensschritten:
- A) Ermitteln einer Referenzaufbauhöhe zref des Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandsensorhöhe ZFL, ZFR, ZRL, ZRR;
- B) Ermitteln einer Aufbauhöhenänderung δrad eines Rades von einer dem Rad zugeordneten Referenzaufbauhöhe zref des Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandssensorhöhe ZFL, ZFR, ZRL, ZRR;
- C1) Ermitteln einer Längsbeschleunigung ax des Fahrzeugs;
- C2) Ermitteln eines Nickwinkels θy;
- C3) Ermitteln einer Nickwinkelgeschwindigkeit θy/t;
- C4) Ermitteln einer Nickwinkelbeschleunigung θy/t2; (und/)oder
- D1) Ermitteln einer Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs;
- D2) Ermitteln eines Wankwinkels θx
- D3) Ermitteln einer Wankwinkelgeschwindigkeit θx/t
- D4) Ermitteln einer Wankwinkelbeschleunigung θx/t2; und
- E) Berechnen einer Schwerpunktshöhe hsp unter Verwendung der ermittelten Parameter
A ,B ,C1 ,C2 ,C3 ,C4 (und/)oderA ,B ,D1 ,D2 ,D3 ,D4 .
- A) determining a reference body height z ref of the vehicle and at least one height sensor height Z FL , Z FR , Z RL , Z RR ;
- B) determining a body height change δ rad of a wheel from a reference elevation height z ref of the vehicle associated with the wheel and at least one altitude sensor elevation Z FL , Z FR , Z RL , Z RR ;
- C1) determining a longitudinal acceleration a x of the vehicle;
- C2) determining a pitch angle θ y ;
- C3) determining a pitch angular velocity θ y / t;
- C4) determining a pitch angular acceleration θ y / t 2 ; (and or
- D1) determining a lateral acceleration a y of the vehicle;
- D2) determining a roll angle θ x
- D3) determining a roll angular velocity θ x / t
- D4) determining a roll angular acceleration θ x / t 2 ; and
- E) calculating a centroid height h sp using the determined parameters
A .B .C1 .C2 .C3 .C4 (and orA .B .D1 .D2 .D3 .D4 ,
Auf diese Art und Weise wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Schwerpunktshöhe
(und/)oder
wobei
- Keff
rad = Effektiv Federrate für die jeweilige Feder [N/m], - Lfzg = Radstand [m],
- mFzg = Fahrzeugmasse [Kg],
- bfzg = Fahrzeugspurweite [m],
- ax = Fahrzeuglängsbeschleunigungssensorwert [ms-2] und
- ay = Fahrzeugquerbeschleunigungssensorwert [ms-2] ist.
(and or
in which
- K eff
wheel = Effective spring rate for the respective spring [N / m], - L fzg = wheelbase [m],
- m Fzg = vehicle mass [Kg],
- b fzg = vehicle gauge [m],
- a x = vehicle longitudinal acceleration sensor value [ms -2 ] and
- a y = vehicle lateral acceleration sensor value [ms -2 ].
Diese Berechnung erlaubt eine Bestimmung der Schwerpunktshöhe
Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt
Mit dieser Ermittlung der Schwerpunktshöhe lässt sich der Fehlerterm berücksichtigen und so die Berechnungsvariante mit anderen Berechnungsvarianten vergleichen und eine fehlergünstige Berechnungsvariante erkennen und auswählen. With this determination of the center of gravity height, the error term can be taken into account and thus the calculation variant can be compared with other calculation variants and a faulty calculation variant can be identified and selected.
Ein anderer technisch bevorzugter Aspekt sieht vor, dass das Verfahren ferner den Verfahrensschritt
Es ist außerdem bevorzugt, dass das Verfahren ferner den Verfahrensschritt
Ein anderer vorteilhafter Aspekt sieht die Verfahrensschritte
Auch hier ergibt sich ein weiterer Fehlerterm, der mit dem Fehlerterm anderer Berechnungsmethoden verglichen wird, um vorteilhaft den Fahrzeugschwerpunkt möglichst genau und zuverlässig zu ermitteln.Here, too, results in a further error term, which is compared with the Fehlerterm other calculation methods to advantageously determine the vehicle's center of gravity as accurately and reliably.
Ein anderer besonders bevorzugter Aspekt sieht vor, dass das Verfahren ferner den Verfahrensschritt „I) Ermitteln einer Dämpferbestromung
Ein anderer vorteilhafter Aspekt sieht Verfahrensschritt „J) Ermitteln eines Tür-Status T“ vor. Damit kann das Verfahren zu einem Zeitpunkt ausgelöst werden, wenn die Türen verschlossen sind und sich der Schwerpunkt aufgrund von zu- und ausgestiegenen Fahrgästen während Fahrzeugbewegung nicht ändert.Another advantageous aspect provides method step "J) determining a door status T". Thus, the method may be triggered at a time when the doors are locked and the center of gravity does not change due to passengers getting in and out during vehicle movement.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren ferner den Verfahrensschritt K) Ermitteln eines Fahrbahnunebenheitsgrades F umfasst. So lässt sich das Verfahren aussetzen, wenn das Fahrzeug auf holprigen Strecken unterwegs ist und die Erkennung des Fahrzeugschwerpunkts ungenau ist.It is particularly advantageous if the method further comprises method step K) determining a road surface roughness degree F. Thus, the procedure can be suspended if the vehicle is traveling on bumpy roads and the detection of the vehicle's center of gravity is inaccurate.
Besonders vorteilhaft ist es wenn das oben ausgeführte Verfahren ferner die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- 1. Bereitstellen eines Steuergeräts in dem Fahrzeug;
- 2. Bereitstellen von mindestens einem mit dem Steuergerät verbundenen Sensor zur Ermittlung eines Fahrzeugparameters;
- 3. Starten des Steuergeräts und initiales ermitteln, ob eine Schwerpunktshöhe
hsp gespeichert vorliegt; - 4. Entscheidung, ob
- 4a) Gewichtsbestimmung;
- 4b) Federratenbestimmung;
- 4c) Gewichtsbestimmung und Federratenbestimmung vorliegt und für den Fall: JA: erfolgt eine Berechnung verschiedener Parameter, wie „Masse“ und „Federrate“
- Bei: 4a)
- Bei: 4b)
- Bei 4c)
- 1. providing a control device in the vehicle;
- 2. providing at least one sensor connected to the control unit for determining a vehicle parameter;
- 3. Start the controller and initially determine if a center of gravity height
h sp stored exists; - 4. Decide if
- 4a) weight determination;
- 4b) spring rate determination;
- 4c) weight determination and spring rate determination is present and in the case: YES: a calculation of various parameters, such as "mass" and "spring rate" is carried out
- At: 4a)
- At: 4b)
- At 4c)
Nein: erfolgt die Berechnung der Schwerpunktshöhe
So lassen sich die Vorteile bei der Bestimmung der Schwerpunktshöhe insbesondere auf einem bereits im Fahrzeug vorhandenen Steuergerät in der Form eines Verfahrens zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs realisieren.Thus, the advantages in determining the center of gravity height, in particular on a control device already present in the vehicle, can be realized in the form of a method for operating a motor vehicle.
Besonders vorteilhaft wird dabei die Schwerpunktshöhe
Gemäß einem anderen Aspekt wird die Schwerpunktshöhe
Besonders bevorzugt wird mindestens ein fahrdynamisches Regelsystem ABS/ESP/Quattro-Sport/EFP aufgrund der ermittelten Schwerpunktshöhe
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm zum Ablauf des Verfahrens zur Ermittlung einer Schwerpunktshöhe eines Kraftfahrzeugs; und -
2 ein Kraftfahrzeug zum Betrieb unter Verwendung eines Verfahrens wie im Zusammenhang mit1 beschrieben.
-
1 a block diagram of the process of determining a center of gravity height of a motor vehicle; and -
2 a motor vehicle for operation using a method as associated with1 described.
Die
- A) Ermitteln einer Referenzaufbauhöhe zref des Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandssensorhöhe ZFL, ZFR, ZRL, ZRR. In diesem Verfahrensschritt kann die Höhenstandssensorhöhe ZFL, ZFR, ZRL, ZRR von (mindestens) einem Rad oder von (mindestens) einer Achse ermittelt werden. Zum Beispiel kann die Referenzaufbauhöhe mit einem (auf die Fahrbahn gerichteten) Abstandssensor ermittelt werden.
- B) Ermitteln einer Aufbauhöhenänderung δrad eines Rades von einer dem Rad zugeordneten Referenzaufbauhöhe zref des Fahrzeugs und mindestens einer Höhenstandssensorhöhe ZFL, ZFR, ZRL, ZRR. Im Anschluss können je nach Auftreten einer Nickbewegung oder eine Wankbewegung bzw. je nach Stärke dieser Bewegungen die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden:
-
C1 ) Ermitteln einer Längsbeschleunigung ax des Fahrzeugs; -
C2 ) Ermitteln eines Nickwinkels θy; -
C3 ) Ermitteln einer Nickwinkelgeschwindigkeit θy/t; -
C4 ) Ermitteln einer Nickwinkelbeschleunigung θy/t2; (und/)oder -
D1 ) Ermitteln einer Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs; -
D2 ) Ermitteln eines Wankwinkels θx -
D3 ) Ermitteln einer Wankwinkelgeschwindigkeit θx/t -
D4 ) Ermitteln einer Wankwinkelbeschleunigung θx/t2; und
-
- E) Berechnen einer Schwerpunktshöhe
hsp unter Verwendung der ermittelten ParameterA ,B ,C1 ,C2 ,C3 ,C4 und/oderA ,B ,D1 ,D2 ,D3 ,D4 .
- A) Determining a reference installation height z ref of the vehicle and at least one height sensor height Z FL , Z FR , Z RL , Z RR . In this method step, the height sensor height Z FL , Z FR , Z RL , Z RR can be determined by (at least) one wheel or by (at least) one axis. For example, the reference pitch can be determined with a distance sensor (directed to the roadway).
- B) determining a body height change δ rad of a wheel from a wheel assigned to the reference reference height z ref of the vehicle and at least one height sensor height Z FL , Z FR , Z RL , Z RR . Depending on the occurrence of a pitching motion or a rolling movement or depending on the strength of these movements, the following method steps can subsequently be carried out:
-
C1 ) Determining a longitudinal acceleration a x of the vehicle; -
C2 ) Determining a pitch angle θ y ; -
C3 ) Determining a pitch angular velocity θ y / t; -
C4 ) Determining a pitch angular acceleration θ y / t 2 ; (and or -
D1 ) Determining a lateral acceleration a y of the vehicle; -
D2 ) Determining a roll angle θ x -
D3 ) Determining a roll angular velocity θ x / t -
D4 ) Determining a roll angular acceleration θ x / t 2 ; and
-
- E) Calculate a center of gravity height
h sp using the determined parametersA .B .C1 .C2 .C3 .C4 and orA .B .D1 .D2 .D3 .D4 ,
Im Verfahrensschritt
(und/)oder
wobei
- Keff
rad = Effektiv Federrate für die jeweilige Feder [N/m] - Lfzg = Radstand [m]
- mFzg = Fahrzeugmasse [Kg] ist
- bfzg = Fahrzeugspurweite [m]
- ax = Fahrzeuglängsbeschleunigungssensorwert [ms-2]
- ay = Fahrzeugquerbeschleunigungssensorwert [ms-2].
(and or
in which
- K eff
wheel = Effective spring rate for each spring [N / m] - L fzg = wheelbase [m]
- m Fzg = vehicle mass [Kg]
- b fzg = vehicle gauge [m]
- a x = vehicle longitudinal acceleration sensor value [ms -2 ]
- a y = vehicle lateral acceleration sensor value [ms -2 ].
Die Auswahl der Berechnungsmethode erfolgt unter Berücksichtigung des Fehlerterms, welcher wiederum die Fahrsituation berücksichtigt. So kann auf kurvigen Strecken
Ferner umfasst das Verfahren in dem Kasten mit den gestrichelten Linien als optional gekennzeichnet, zusätzlich den Verfahrensschritt
Alternativ (oder additiv) dazu, kann das Verfahren ferner den Verfahrensschritt
Alle im gestrichelt dargestellten Kasten dargestellten Verfahrensschritte sind optional und in der Reihenfolge auch nicht zwingend wie dargestellt auszuführen. So kann optional das Verfahren den Verfahrensschritt G) Ermitteln einer Fahrzeugvertikalbeschleunigung
Das Verfahren umfasst ferner den Verfahrensschritt
Diese Berechnungsmethode kann aufgrund des Abgleichs, insbesondere der Größe (Absolutwert) des Fehlerterms, durchgeführt werden.This calculation method can be performed on the basis of the adjustment, in particular the size (absolute value) of the error term.
Optional umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt I) Ermitteln einer Dämpferbestromung
Optional umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt J) Ermitteln eines Tür-Status T.Optionally, the method further comprises the method step J) determining a door status T.
Optional umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt K) Ermitteln eines Fahrbahnunebenheitsgrades F.Optionally, the method further comprises the method step K) determining a road surface unevenness F.
Optional umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt L) Prüfen des Fehlerterms der Gleichungen C1.1, C1.2 und D1.1 und D1.2 und entweder Verwenden der Gleichung mit dem geringeren Absolutwert im Fehlerterm bzw. dem aus dieser Gleichung folgenden Fahrzeugschwerpunkts oder eines vorbestimmten Fahrsituationskriteriums.Optionally, the method further comprises method step L) testing the error term of equations C1.1, C1.2 and D1.1 and D1.2 and either using the equation with the lower absolute value in the error term or following from that equation vehicle center or a predetermined driving situation criterion.
In
Es wird explizit auf das Verfahren, welches im Zusammenhang mit
- Starten des Steuergeräts
2 und initiales Ermitteln, ob eine Schwerpunktshöhehsp gespeichert vorliegt; - Danach erfolgt die Entscheidung, ob
- a) Gewichtsbestimmung;
- b) Federratenbestimmung
- c) Gewichtsbestimmung und Federratenbestimmung
- JA: erfolgt eine Berechnung verschiedener Parameter, wie „Masse“ und „Federrate“
- Bei: a)
- Bei: b)
- Bei: c)
1 beschrieben.
- Start the
controller 2 and initially determining if a center of gravity heighth sp stored exists; - After that, the decision is made whether
- a) weight determination;
- b) Spring rate determination
- c) Weight determination and spring rate determination
- YES: a calculation of various parameters, such as "mass" and "spring rate"
- At a)
- In case of: b)
- At: c)
1 described.
Optional umfasst das Verfahren, dass die Schwerpunktshöhe
Optional umfasst das Verfahren, dass die Schwerpunktshöhe
Optional umfasst das Verfahren, dass mindestens ein fahrdynamisches Regelsystem ABS/ESP/Quattro-Sport/EFP aufgrund der ermittelten Schwerpunktshöhe
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10247993 B4 [0004]DE 10247993 B4 [0004]
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