DE102020007770A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit auf einer Straße mittels eines Systems eines Kraftfahrzeugs, sowie System - Google Patents

Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit auf einer Straße mittels eines Systems eines Kraftfahrzeugs, sowie System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit (14, 16) auf einer Straße (24) mittels eines Systems (12) eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem mittels einer jeweiligen Federwegerfassungseinrichtung (20) des Systems (12), wobei eine jeweilige Federwegerfassungseinrichtung (20) einem jeweiligen Rad (18) des Kraftfahrzeugs (10) zugeordnet ist, ein Federweg (40) des jeweiligen Rads (18) erfasst wird und bei welchem in Abhängigkeit von dem jeweiligen erfassten Federweg (40) die Bodenunebenheit (14, 16) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (22) des Systems (12) bestimmt wird, wobei zusätzlich eine jeweilige Federweggeschwindigkeit (26) an dem jeweiligen Rad (18) erfasst wird und die Bodenunebenheit (14, 16) zusätzlich in Abhängigkeit der Federweggeschwindigkeit (26) bestimmt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein System (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit auf einer Straße mittels eines Systems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein System.
  • Eine wesentliche Grundlage für die Fortbewegung von Kraftfahrzeugen ist die Fahrbahn. Diese altern über die Zeit und werden belastet und abgenutzt. Schlechte Fahrbahnen erhöhen den Bauteilverschleiß an Kraftfahrzeugen, bis hin zu Bauteilversagen, wie zum Beispiel Reifenbeschädigungen beispielsweise bei Schlaglöchern. Hierbei können ein Mobilitätsverlust und ein Sicherheitsrisiko entstehen.
  • Die DE 10 2017 115 059 A1 offenbart ein Fahrzeugfederungssteuersystem mit einer Steuerung, die zum Empfangen von gespeicherten Informationen in Bezug auf eine Position und eine Schwere einer Oberflächenunregelmäßigkeit, die durch ein Fahrzeug überquert wird, zum Bestimmen einer gewünschten Dämpfungskraft auf der Grundlage der Informationen und zum Senden eines Stoßdämpfereinstellungssignals auf der Grundlage der gewünschten Dämpfungskraft konfiguriert ist. Das Fahrzeugfederungssteuersystem beinhaltet ferner einen einstellbaren Stoßdämpfer, der zum Einstellen einer Dämpfungskraft des Fahrzeugfederungssystems als Reaktion auf das Stoßdämpfereinstellungssignal konfiguriert ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein System zu schaffen, mittels welchem verbessert eine Bodenunebenheit auf einer Straße, auf welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, erfasst werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein System gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit auf einer Straße mittels eines Systems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer jeweiligen Federwegerfassungseinrichtung des Systems, wobei eine jeweilige Federwegerfassungseinrichtung einem jeweiligen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, ein Federweg des jeweiligen Rads erfasst wird und bei welchem in Abhängigkeit von dem jeweiligen erfassten Federweg eine Bodenunebenheit mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Systems bestimmt wird.
  • Es ist vorgesehen, dass zusätzlich eine jeweilige Federweggeschwindigkeit an dem jeweiligen Rad erfasst wird und die Bodenunebenheit zusätzlich in Abhängigkeit der Federweggeschwindigkeit bestimmt wird.
  • Somit ist ein Verfahren beschrieben, mit welchem es möglich ist, Bodenunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher, nach deren Durchfahrt zu detektieren. Diese Information kann in Verbindung mit Positionsdaten gespeichert werden oder zum Warnen weiterer Fahrzeuge verwendet werden. Des Weiteren können die Informationen für den Erhalt des Straßennetzes brauchbar sein.
  • Verfügt somit das Kraftfahrzeug über einen oder mehrere Federwegsensoren, so kann kontinuierlich der Federweg des jeweiligen Rades gemessen werden. Durch Fahrbahnanregungen variieren die Federwege kontinuierlich. Betrachtet man die Federwege und deren Ableitung, was der Federweggeschwindigkeit entspricht, an einem Rad bei einer Schlaglochdurchfahrt, so ist ein markantes und unverwechselbares Muster zu erkennen.
  • Sofern die Fahrgeschwindigkeit und die Schlaglochgeometrie ein Ausfedern des Rades erlaubt, ist mit Schwellwerten für Federweggeschwindigkeit und Federweg ein Schlagloch zu detektieren. Hierbei liegt die Abfolge darin, dass erst die Ausfedergeschwindigkeit, dann der Ausfederweg, dann die Einfedergeschwindigkeit und dann der Einfederweg erfasst werden. Die Zeitdifferenzen von Aus-/Einfederweg nach Aus- /Einfedergeschwindigkeit ist abhängig von der Schlaglochgeometrie sowie der Auslegung der Fahrzeugfederung und Dämpfung. Die Zeitdifferenz zwischen dem Einfedern nach dem Ausfedern ist im Wesentlichen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schlaglochlänge.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird in Abhängigkeit von dem erfassten Federweg und von der erfassten Federweggeschwindigkeit eine Größe der Bodenunebenheit bestimmt.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn als Bodenunebenheit ein negatives Straßenprofil oder in positives Straßenprofil bestimmt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform werden eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine aktuelle Fahrwerkseinstellung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs bei der Bestimmung der Bodenunebenheit berücksichtigt.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die bestimmte Bodenunebenheit mit einer Position der Bodenunebenheit in einer Speichereinrichtung des Systems abgespeichert wird und/oder die bestimmte Bodenunebenheit mit einer Position der Bodenunebenheit an eine kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung übertragen wird.
  • Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Hierzu betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren durchzuführen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt. Die elektronische Recheneinrichtung weist insbesondere Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie Prozessoren und weitere elektronische Bauteile auf, welche eine Durchführung des Verfahrens ermöglichen.
  • Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System für ein Kraftfahrzeug zum Bestimmen einer Bodenunebenheit auf einer Straße, mit zumindest einer Federwegerfassungseinrichtung und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das System zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Systems durchgeführt.
  • Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem System nach dem vorhergehenden Aspekt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Systems sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Das Kraftfahrzeug sowie das System weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens ermöglichen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Systems; und
    • 2 ein schematisches Ablaufdiagramme zur Erfassung von Bodenunebenheiten.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform eines Systems 12. Das System 12 ist zum Bestimmen einer Bodenunebenheit 14, 16 ausgebildet. Das System 12 weist an einem jeweiligen Rad 18 eine Federwegerfassungseinrichtung 20 auf. Ferner weist das System 12 zumindest eine elektronische Recheneinrichtung 22 auf.
  • Bei einem Verfahren zum Bestimmen der Bodenunebenheit 14, 16 auf einer Straße 24, auf welcher sich das Kraftfahrzeug 10 befindet, wird mittels der jeweiligen Federwegerfassungseinrichtung 20 des Systems 12, wobei einem jeweiligen Rad 18 jeweils eine Federwegerfassungseinrichtung 20 zugeordnet ist, ein Federweg 40 (2) des jeweiligen Rads 18 erfasst und es wird in Abhängigkeit von dem jeweiligen erfassten Federweg 40 die Bodenunebenheit 14, 16 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 22 des Systems 12 bestimmt.
    Es ist vorgesehen, dass zusätzlich eine jeweilige Federweggeschwindigkeit 26 (2) an einem jeweiligen Rad 18 erfasst wird und die Bodenunebenheit 14, 16 zusätzlich in Abhängigkeit der Federweggeschwindigkeit 26 bestimmt wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Federweg 40 und von der erfassten Federweggeschwindigkeit 26 eine Größe beziehungsweise Ausdehnung der Bodenunebenheit 14, 16 bestimmt wird. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass beispielsweise ein positives Straßenprofil, welches vorliegend durch eine erste Bodenunebenheit 14 gezeigt ist, sowie ein negatives Straßenprofil, welches vorliegend durch eine zweite Bodenunebenheit 16 dargestellt ist, erfasst werden kann. Bei dem negativen Straßenprofil kann es sich insbesondere beispielsweise um ein Schlagloch handeln. Bei dem positiven Straßenprofil kann es sich beispielsweise um einen Bumper beziehungsweise Bremshügel handeln.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 und/oder eine aktuelle Fahrwerkseinstellung eines jeweiligen Rads 18 des Kraftfahrzeugs 10 bei der Bestimmung der Bodenunebenheit 14, 16 berücksichtigt werden. Die bestimmte Bodenunebenheit 14, 16 kann ferner mit einer Position der Bodenunebenheit 14, 16 in einer Speichereinrichtung des Systems 12 abgespeichert werden und/oder die bestimmte Bodenunebenheit 14, 16 kann mit einer Position der Bodenunebenheit 14, 16 an eine kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung 28 übertragen werden.
  • Insbesondere zeigt die 1, dass zusätzlich zur Erfassung der Bodenunebenheit 14, 16 mittels des erfindungsgemäßen Systems 12 auch auf Basis von Schlaglochinformationen 30, welche beispielsweise einer Navigationskarte entnommen worden sind, die Bodenunebenheiten 14, 16 erfasst werden können. Des Weiteren kann auch eine Schlaglocherkennung 32 über Schallsignale realisiert sein. Insbesondere kann eine Geräuschaufzeichnung über beispielsweise Mikrofone einer Freisprecheinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 und einem Erkennen von markanten Geräusch-Sequenzen, die auf ein Schlagloch hindeuten, durchgeführt werden. Ferner kann auch auf Basis einer optischen Erfassungseinrichtung, welche insbesondere eine Kamera 34 sein kann, und einer Lidarsensoreinrichtung 36 eine Bestimmung der Bodenunebenheit 14, 16 durchgeführt werden. Insbesondere wird dies genutzt, um eine prädiktive Schlaglocherkennung 38 über die Umfeldsensorik durchzuführen.
  • Somit zeigt die 1 eine Fusion von mehreren Sensorquellen für die robuste Prädiktion, Detektion und Validierung prädizierter Schlaglöcher.
  • 2 zeigt zwei schematische Diagramme zur Bestimmung der Bodenunebenheit 14, 16. Insbesondere ist vorliegend gezeigt, sollte das Kraftfahrzeug 10 über die entsprechenden Federwegsensoren verfügen, so kann kontinuierlich der Federweg 40 des jeweiligen Rades 18 gemessen werden. Durch Fahrbahnanregungen variieren die Federwege 40 kontinuierlich. Betrachtet man die Federwege 40 und die Federweggeschwindigkeiten 26 an einem Rad 18 bei einer Schlaglochdurchfahrt, so ist ein markantes und unverwechselbares Muster zu erkennen. Dies ist insbesondere in den jeweiligen Diagrammen gezeigt. Im oberen Diagramm ist insbesondere der Federweg 40 gezeigt und im unteren Diagramm ist die Federweggeschwindigkeit 26 gezeigt. An einem Punkt A der Federweggeschwindigkeit 26 beginnt die Ausfedergeschwindigkeit. Am Punkt B im Diagramm für den Federweg 40 ist der Ausfederweg gezeigt. Am Punkt C ist im Diagramm für die Federweggeschwindigkeit 26 die Einfedergeschwindigkeit gezeigt und am Punkt D im Diagramm für den Federweg 40 ist der Einfederweg gezeigt.
  • Sofern die Fahrgeschwindigkeit und die Schlaglochgeometrie ein Ausfedern des Rades 18 erlaubt, ist mit Schwellwerten für die Federgeschwindigkeit 26 und den Federweg 40 ein Schlagloch zu detektieren. Hierbei liegt insbesondere immer die Abfolge von der Ausfedergeschwindigkeit, welche mit A bezeichnet ist, zum Ausfederweg, welcher mit B gekennzeichnet ist, zur Einfedergeschwindigkeit, welche mit dem Buchstaben C gekennzeichnet ist und wiederum zum Einfederweg, welcher mit dem Buchstaben D gekennzeichnet ist, zugrunde. Die Zeitdifferenzen aus Aus-/Einfederweg nach Aus- /Einfedergeschwindigkeit ist abhängig von der Schlaglochgeometrie sowie der Auslegung der Fahrzeugfederung und -dämpfung. Die Zeitdifferenz vom Einfedern nach Ausfedern ist im Wesentlichen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schlaglochlänge.
  • Insbesondere kann mittels der Mustererkennung es möglich sein, dass sowohl positive Straßenprofile, beispielsweise Bodenerhebungen, als auch die negativen Straßenprofile, insbesondere die Straßenlöcher, detektiert werden können. Insbesondere bei positiven Straßenprofilen kommt es im Gegensatz zum Schlagloch hierbei zu keinem Ausfedern des Rades 18 vor dem Einfedern. Das Einfedern ist für die Belastung des Kraftfahrzeugs 10 maßgeblich.
  • Insbesondere zeigen die Fig. ein Verfahren zur ex-post-Detektion von Schlaglöchern mithilfe von Federwegsensoren am Kraftfahrzeug 10.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    System
    14
    erste Bodenunebenheit
    16
    zweite Bodenunebenheit
    18
    Rad
    20
    Federwegerfassungseinrichtung
    22
    elektronische Recheneinrichtung
    24
    Straße
    26
    Federweggeschwindigkeit
    28
    kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung
    30
    Schlaglochinformation
    32
    Schlaglocherkennung
    34
    Kamera
    36
    Lidarsensoreinrichtung
    38
    prädiktive Schlaglocherkennung
    40
    Federweg
    A
    erster Punkt
    B
    zweiter Punkt
    C
    dritter Punkt
    D
    vierter Punkt
  • 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 102017115059 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Bodenunebenheit (14, 16) auf einer Straße (24) mittels eines Systems (12) eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem mittels einer jeweiligen Federwegerfassungseinrichtung (20) des Systems (12), wobei eine jeweilige Federwegerfassungseinrichtung (20) einem jeweiligen Rad (18) des Kraftfahrzeugs (10) zugeordnet ist, ein Federweg (40) des jeweiligen Rads (18) erfasst wird und bei welchem in Abhängigkeit von dem jeweiligen erfassten Federweg (40) die Bodenunebenheit (14, 16) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (22) des Systems (12) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine jeweilige Federweggeschwindigkeit (26) an dem jeweiligen Rad (18) erfasst wird und die Bodenunebenheit (14, 16) zusätzlich in Abhängigkeit der Federweggeschwindigkeit (26) bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Federweg (40) und von der erfassten Federweggeschwindigkeit (26) eine Größe der Bodenunebenheit (14, 16) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bodenunebenheit (14, 16) ein negatives Straßenprofil oder ein positives Straßenprofil bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (10) und/oder eine aktuelle Fahrwerkseinstellung eines jeweiligen Rades (18) des Kraftfahrzeugs (10) bei der Bestimmung der Bodenunebenheit (14, 16) berücksichtigt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Bodenunebenheit (14, 16) mit einer Position der Bodenunebenheit (14, 16) in einer Speichereinrichtung des Systems (12) abgespeichert wird und/oder die bestimmte Bodenunebenheit (14, 16) mit einer Position der Bodenunebenheit (14, 16) an eine kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung (28) übertragen wird.
  6. System (12) für ein Kraftfahrzeug (10) zum Bestimmen einer Bodenunebenheit (14, 16) auf einer Straße (24), mit zumindest einer Federwegerfassungseinrichtung (20) und mit einer elektronischen Recheneinrichtung (22), wobei das System (12) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
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