DE102019124564A1

DE102019124564A1 - Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer

Info

Publication number: DE102019124564A1
Application number: DE102019124564.8A
Authority: DE
Inventors: Nuri Karaaslan
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-10-24
Also published as: DE102018122742A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer eines Fahrzeugs (1), und umfasst die Schritte:
a) Bestimmung einer ersten Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1), basierend auf einer Raddrehzahl eines Rades (2) des Fahrzeugs (1) und einem Radumfang des Rades (2);
b) Bestimmung einer zweiten Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1), basierend auf satellitengestützten Positionsbestimmungen des Fahrzeugs (1);
c) Bestimmung einer Anpassungsfunktion für die erste Geschwindigkeit anhand der zweiten Geschwindigkeit;
d) Bestimmung einer korrigierten Geschwindigkeit, anhand der Raddrehzahl und der Anpassungsfunktion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer, ein Computerprogramprodukt, ein Tachometersystem und ein Fahrzeug.
Die US8935072B2 offenbart eine Methode zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer eines Fahrzeugs umfasst die Schritte:

a) Bestimmung einer ersten Geschwindigkeit des Fahrzeugs, basierend auf einer Raddrehzahl eines Rades des Fahrzeugs und einem Radumfang des Rades;
b) Bestimmung einer zweiten Geschwindigkeit des Fahrzeugs, basierend auf satellitengestützten Positionsbestimmungen des Fahrzeugs;
c) Bestimmung einer Anpassungsfunktion für die erste Geschwindigkeit anhand der zweiten Geschwindigkeit;
d) Bestimmung einer korrigierten Geschwindigkeit, anhand der Raddrehzahl und der Anpassungsfunktion.

Die angezeigte Geschwindigkeit eines Tachometers in einem Fahrzeug darf in vielen Ländern nur innerhalb einer gesetzlich geregelten Toleranz von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs abweichen. Insbesondere darf demnach die angezeigte Geschwindigkeit des Tachometers nicht unterhalb der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegen. Beispielsweise beträgt in Deutschland eine gesetzlich geregelte Toleranz 10%+4km/h. Die vergleichsweise hohe Toleranz ergibt sich aus der Ungenauigkeit von Geschwindigkeitsbestimmungen, welche auf einer Raddrehzahl und einem Radumfanges eines Rades des Fahrzeugs basieren.
Schwankungen in der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs beeinflussen den Reifendruck des Rades, was zu einer Veränderung des Radumfanges führen kann. Zusätzlich können Reifenwechsel und/oder Reifenverschleiß des Radumfangs des Reifens verändern. Dies kann eine Vergrößerung der Ungenauigkeit bei der Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zur Folge habe.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Reduktion der Ungenauigkeit auf die Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, da zusätzlich zu der Raddrehzahl und dem Radumfang auch eine Geschwindigkeit, welche anhand satellitengestützte Positionsbestimmung ermittelt wird, berücksichtigt wird.
Insbesondere werden Vorteile ermöglicht für Fahrzeuge, die von einer gesetzlich vorgeschriebenen maximalen Geschwindigkeit betroffen sind. Dies gilt beispielsweise für Lastkraftwagen in Deutschland. Eine Reduktion der Ungenauigkeit auf die Bestimmung der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht einem Fahrer eines Lastkraftwagens eine genauere Information über aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dadurch kann der Fahrer ein anstehendes Überholmanöver besser bewerten und beispielsweise abbrechen. Dies ermöglicht die Reduktion von Überhohlmanövern und trägt damit zur Unfallreduktion und Stauvermeidung bei.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer eines Fahrzeugs 1. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Bestimmung einer ersten Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, basierend auf einer Raddrehzahl eines Rades 2 des Fahrzeugs 1 und einem Radumfang des Rades 2;
b) Bestimmung einer zweiten Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, basierend auf satellitengestützten Positionsbestimmungen des Fahrzeugs 1;
c) Bestimmung einer Anpassungsfunktion für die erste Geschwindigkeit anhand der zweiten Geschwindigkeit;
d) Bestimmung einer korrigierten Geschwindigkeit, anhand der Raddrehzahl und der Anpassungsfunktion.

Die Anpassungsfunktion ist dabei eine mathematische Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeit und der korrigierten Geschwindigkeit. Diese kann beispielsweise über eine lineare Funktion erfolgen. Zudem sind auch Funktionen höhere Ordnungen möglich, ebenso wie eine Verknüpfung über Kennfelder.
Zudem wird für die Bestimmung der Anpassungsfunktion ein Polynom ersten Grades berücksichtigt.
Dabei werden ein Offset und ein Faktor auf die erste Geschwindigkeit berücksichtigt. Die erlaubt eine lineare Anpassung, welche die Ungenauigkeit auf die erste Geschwindigkeit reduziert. Zusätzlich ist die Anpassungsfunktion mathematisch leicht zu berechnen, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren auch von leistungsschwachen Steuergeräten durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine Erhöhung des Einsatzspektrums des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zudem erfolgt die Bestimmung der Anpassungsfunktion anhand der ersten Geschwindigkeit.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung der Anpassungsfunktion jeweils für eine Vielzahl an ersten Geschwindigkeiten. Die ersten Geschwindigkeiten, für die die Bestimmung der Anpassungsfunktion erfolgt, sind dabei 10 km/h, 20 km/h, 30 km/h, 50 km, 70 km/h, 100 km/h, 120 km/h, 150 km/h und 200 km/h. In Schritt d) erfolgt die Bestimmung der korrigierten Geschwindigkeit anhand der Anpassungsfunktion, welche anhand einer ersten Geschwindigkeit ermittelt wurde, und welche von der ersten Geschwindigkeit am wenigsten abweicht. Zusätzlich können die Anpassungsfunktionen für weitere erste Geschwindigkeiten extrapoliert werden. Die Extrapolation erfolgt dabei anhand von üblichen mathematischen Methoden.
Zudem erfolgt die Bestimmung der Anpassungsfunktion für verschiedene Bereiche der ersten Geschwindigkeit. Ein erster Geschwindigkeitsbereich umfasst dabei Geschwindigkeiten von 0 km/h bis 50 km/h. Ein zweiter Geschwindigkeitsbereich umfasst Geschwindigkeiten von 50 km/h bis 90 km/h und ein dritter Geschwindigkeitsbereich umfasst Geschwindigkeiten ab 90 km/h.
Eine Anpassungsfunktion wird dabei bestimmt, so dass in jedem der drei Bereiche ein Stützpunkt des Polynoms liegt.
Ebenfalls denkbar ist die Bestimmung von drei Ausgleichfunktionen für jeden der drei Bereiche. In diesem Fall werden für jeder der drei Bereiche jeweils drei Stützpunkte für die Ausgleichsfunktion ermittelt. Dabei werden die Ausgleichsfunktionen so gewählt, dass die Werte an den Übergängen zwischen den Ausgleichfunktionen übereinstimmen. Alternativ werden an den Übergängen mathematische Filterfunktionen eingesetzt, um Diskontinuitäten der korrigierten Geschwindigkeit zu vermeiden.
Dies ermöglicht eine weitere Reduktion der Ungenauigkeit der korrigierten Geschwindigkeit.
Zudem wird die Anpassungsfunktion nach einem Radwechsel und/oder bei einer Reifendruckänderung oberhalb eines Schwellwertes für die Reifendruckänderung bestimmt.
Bei einem Radwechsel können sich Reifendruckänderungen ergeben. Ebenso können Wechsel der Umgebungstemperatur der Räder zu Reifendruckänderungen führen. Dadurch ergeben sich erhöhte Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der ersten Geschwindigkeit.
Der Schwellwert für die Reifendruckänderung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0.05 bar.
Beispielsweise in Deutschland ist in Fahrzeugen das Vorhandensein von Reifendrucksensoren vorgeschrieben, die Reifendruck kontinuierlich überwachen. Dadurch wird es ermöglicht, auf bereits im Fahrzeug vorhanden Systeme zur Reifendruckkontrolle zurückzugreifen, was die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens senkt. Zusätzlich ermöglicht eine Bestimmung der Anpassungsfunktion bei Reifendruckänderungen eine Reduktion der Ungenauigkeit in der Bestimmung der ersten Geschwindigkeit.
Zudem wird die Anpassungsfunktion mindestens einmal pro Tag und/oder, nach einem Start des Fahrzeugs 1 und/oder nachdem das Fahrzeug 1 eine Strecke oberhalb eines Schwellwerts für die Strecke gefahren ist, bestimmt.
Nach langen Stillständen des Fahrzeugs, sind Reifendruckänderungen aufgrund veränderter Umgebungstemperaturen und/oder aufgrund von Reifenverformungen möglich. Ebenfalls sind Reifenverformungen möglich nach längeren Fahrten und/oder nach Fahrten auf verschiedenen Straßenbelägen.
Der Schwellwert für die gefahrene Strecke liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei 10 km.
Zudem ist es denkbar die Anpassungsfunktion zu bestimmen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Zeit t gleichbleibt und/oder Schwankungen unterhalb eines Grenzwertes für die Schwankungen aufweist. Dabei wird die Zeit t mit 1 s gewählt. Der Grenzwert für die Schwankung beträgt 2 km/h/s. Dadurch wird ermöglicht, auch bei vergleichsweise kleinen Schwankungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit eine korrigierte Geschwindigkeit zu ermitteln, die eine geringe Ungenauigkeit gegenüber der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist.
Durch eine Bestimmung der Anpassungsfunktion bei vorangegangenen möglichen Reifenverformungen wird die erhöhte Ungenauigkeit in der Bestimmung der ersten Geschwindigkeit reduziert.
Zudem wird die korrigierte Geschwindigkeit einem Fahrer des Fahrzeugs 1 angezeigt.
Dem Fahrer wird so eine korrigierte Geschwindigkeit angezeigt, die eine kleinere Ungenauigkeit gegenüber der tatsächlichen Geschwindigkeit aufweist, als die erste Geschwindigkeit. Dies ermöglicht dem Fahrer kosteneffizientere und/oder sicherere Entscheidungen, beispielsweise bei anstehenden Überholmanövern zu treffen.
Zudem wird dem Fahrer die erste Geschwindigkeit angezeigt, wenn keine satellitengestützte Positionsbestimmung des Fahrzeugs 1 zur Verfügung steht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird dem Fahrer auch dann die erste Geschwindigkeit angezeigt, nach einem Start des Verbrennungsmotors und/oder nachdem eine Reifendruckänderung von dem Fahrzeug detektiert wurde. Dabei wird die erste Geschwindigkeit angezeigt, solange bis für das Polynom ersten Grades mindestens drei Stützpunkte bestimmt wurden. Ein Übergang in der Anzeige für den Fahrer erfolgt dann schrittweise, wobei dem Fahrer zunächst die erste Geschwindigkeit und nach einer Minute die korrigierte Geschwindigkeit. Die angezeigte Geschwindigkeit innerhalb der Minute entspricht einer linear angepassten Geschwindigkeit zwischen der ersten Geschwindigkeit und der korrigierten Geschwindigkeit.
Dies ermöglicht die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben für die Ungenauigkeiten von Tachometern, für den Fall dass keine Bestimmung einer Anpassungsfunktion möglich ist.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt 6 umfasst ein Programm das, wenn es von einem Steuergerät 5 ausgeführt wird, das Steuergerät 5 veranlasst, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Ein erfindungsgemäßes Tachometersystem 4 für ein Fahrzeug 1 umfasst eine Einrichtung 7 zur satellitengestützten Positionsbestimmung des Fahrzeugs 1 und einen Raddrehzahlsensor 3, wobei der Raddrehzahlsensor 3 eingerichtet ist, eine Raddrehzahl eines Rades 2 des Fahrzeugs 1 zu detektieren, und wobei das Tachometersystem eingerichtet ist für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 umfasst ein erfindungsgemäßes Tachometersystem 4.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in gleicher Weise für das Computerprogrammprodukt 6, das Tachometersystem 4 und das Fahrzeug 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8935072 B2 [0002]

Claims

Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung für einen Tachometer eines Fahrzeugs (1), umfassend die Schritte: a) Bestimmung einer ersten Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1), basierend auf einer Raddrehzahl eines Rades (2) des Fahrzeugs (1) und einem Radumfang des Rades (2); b) Bestimmung einer zweiten Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1), basierend auf satellitengestützten Positionsbestimmungen des Fahrzeugs (1); c) Bestimmung einer Anpassungsfunktion für die erste Geschwindigkeit anhand der zweiten Geschwindigkeit; d) Bestimmung einer korrigierten Geschwindigkeit, anhand der Raddrehzahl und der Anpassungsfunktion.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Bestimmung der Anpassungsfunktion ein Polynom ersten Grades berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung der Anpassungsfunktion anhand der ersten Geschwindigkeit erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion nach einem Radwechsel und/oder bei einer Reifendruckänderung oberhalb eines Schwellwertes für die Reifendruckänderung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion mindestens einmal pro Tag und/oder, nach einem Start des Fahrzeugs (1) und/oder nachdem das Fahrzeug (1) eine Strecke oberhalb eines Schwellwerts für die Strecke gefahren ist, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die korrigierte Geschwindigkeit einem Fahrer des Fahrzeugs (1) angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dem Fahrer die erste Geschwindigkeit angezeigt wird, wenn keine satellitengestützte Positionsbestimmung des Fahrzeugs (1) zur Verfügung steht.
Computerprogrammprodukt (6), umfassend ein Programm das, wenn es von einem Steuergerät (5) ausgeführt wird, das Steuergerät (5) veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Tachometersystem (4) für ein Fahrzeug (1), umfassend eine Einrichtung (7) zur satellitengestützten Positionsbestimmung des Fahrzeugs (1) und einen Raddrehzahlsensor (3), wobei der Raddrehzahlsensor (3) eingerichtet ist, eine Raddrehzahl eines Rades (2) des Fahrzeugs (1) zu detektieren, und wobei das Tachometersystem eingerichtet ist für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug (1), umfassend ein Tachometersystem (4) nach Anspruch 9.