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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Computerprogrammprodukt, ein Fahrassistenzsystem und ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem.
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Beim Fahren mit einem Fahrzeug ist die Kenntnis der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in vielfältiger Weise von hoher Bedeutung. Beispielsweise ist die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit für den Fahrer des Fahrzeugs wichtig, um sich an geltende Geschwindigkeitsbegrenzungen zu halten. Zudem verwenden viele Assistenzfunktionen von bekannten Fahrzeugen die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingangsgröße, wie beispielsweise ein Tempomat eine automatische Abstandsregelung und/oder ein elektronisches Stabilisierungsprogramm.
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Es ist bekannt, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis einer Raddrehzahl zu ermitteln. Eine Schwierigkeit hierbei ist es, dass sich aus der Raddrehzahl in Fällen, in denen das Rad Schlupf aufweist, nicht immer exakt die Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln lässt. Eine ungenaue Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann zu fehlerhaften Regel- und/oder Steuermaßnahmen führen.
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DE 197 35 562 B4 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln einer Referenz-Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei an wenigstens zwei Rädern eine Rad-Geschwindigkeit gemessen wird. Für die Ermittlung der Referenz-Geschwindigkeit werden beide gemessenen Rad-Geschwindigkeiten berücksichtigt, was eine besonders genaue Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit gewährleisten soll.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs mit mehreren Rädern zu verbessern.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs mit mehreren Rädern vorgeschlagen. In einem ersten Schritt a) werden mehrere Raddrehzahl-Sensorsignale empfangen, wobei ein jeweiliges Raddrehzahl-Sensorsignal indikativ für eine aktuelle Raddrehzahl eines bestimmten Rades des Fahrzeugs ist. In einem zweiten Schritt b) wird ein für einen aktuellen Radwinkel eines gelenkten Rades des Fahrzeugs indikatives Radwinkel-Sensorsignal empfangen. In einem dritten Schritt c) wird ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs in Abhängigkeit des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals ermittelt. In einem vierten Schritt d) wird wenigstens eines der mehreren empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Fahrzustands ausgewählt, und in einem fünften Schritt e) wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis des wenigstens einen ausgewählten Raddrehzahl-Sensorsignals ermittelt.
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Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass in unterschiedlichen Fahrzuständen des Fahrzeugs die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis des jeweils optimalen Raddrehzahl-Sensorsignals oder der jeweils optimalen Raddrehzahl-Sensorsignale mit einer verbesserten Genauigkeit und Zuverlässigkeit ermittelt werden kann.
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Unter der Fahrzeuggeschwindigkeit wird vorliegend insbesondere eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Längsrichtung des Fahrzeugs verstanden.
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Das Fahrzeug weist insbesondere vier Räder auf, wobei zwei Achsen mit jeweils zwei Rädern vorgesehen sind. In Ausführungsformen kann das Fahrzeug auch mehr als vier Räder and mehr als zwei Achsen oder weniger als vier Räder aufweisen.
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Ein jeweiliges aktuelles Raddrehzahl-Sensorsignal umfasst beispielsweise eine momentane Winkelgeschwindigkeit des betreffenden Rades. Beispielsweise werden zwei Raddrehzahl-Sensorsignale von den zwei Rädern der Vorderachse des Fahrzeugs oder von den zwei Rädern der Hinterachse des Fahrzeugs empfangen. Vorzugsweise wird ein Raddrehzahl-Sensorsignal von jedem der vier Räder des Fahrzeugs empfangen.
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Unter dem Radwinkel wird vorliegend insbesondere ein Winkel einer Rotationsebene des gelenkten Rades relativ zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs verstanden. Wenn der Radwinkel 0° aufweist, fährt das Fahrzeug geradeaus. Alternativ kann der Radwinkel als ein Winkel zwischen einer Rotationsachse des gelenkten Rades und der Fahrzeuglängsrichtung angegeben sein, wobei dieser bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 90° aufweist.
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Das Radwinkel-Sensorsignal umfasst beispielsweise einen Lenkwinkel, der von einer Lenkeinrichtung, wie einem Lenkrad, vorgegeben und mittels einer entsprechenden Mechanik, beispielsweise einer Achsschenkel-Lenkanlage, auf das gelenkte Rad übertragen wird. Der Lenkwinkel kann mittels einer geeigneten Sensoreinrichtung erfasst werden und ist indikativ für den Radwinkel des gelenkten Rades. Wenn das Fahrzeug mehrere gelenkte Räder aufweist, kann der Radwinkel für jedes gelenkte Rad unterschiedlich sein. In Abhängigkeit der Konstruktion der Lenkanlage kann für jedes gelenkte Rad von dem Lenkwinkel auf einen individuellen Radwinkel jedes Rades geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Radwinkel durch geeignete Sensoreinrichtungen auch direkt erfasst werden und als Radwinkel-Sensorsignal empfangen werden.
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Auf Basis des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals lassen sich beispielsweise die Fahrzustände Linkskurve, Rechtskurve und Geradeaus unterscheiden. Für diese Fahrzustände sind verschiedene Raddrehzahl-Sensorsignal unterschiedlich gut geeignet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln.
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So kann bei einer Kurvenfahrt ein kurveninneres Rad am wenigsten Schlupf aufweisen, weshalb die Fahrzeuggeschwindigkeit vorzugsweise auf Basis des Raddrehzahl-Sensorsignals eines kurveninneren Rades ermittelt wird.
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Bei Geradeausfahrt weisen dagegen geschleppte Räder am wenigsten Schlupf auf. Beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb sind dies die Räder der Hinterachse. In diesem Fall wird die Fahrzeuggeschwindigkeit vorzugsweise auf Basis eines Mittelwerts der Raddrehzahl-Sensorsignale der hinteren Räder ermittelt.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt sich auf Basis des ausgewählten Raddrehzahl-Sensorsignals beispielsweise als das Produkt aus der Raddrehzahl mit dem Umfang des Rades. Der Umfang ist hierbei für ein jeweiliges Fahrzeug insbesondere vorgegeben. Außer der Raddrehzahl können daher Faktoren, die den Umfang des Rades beeinflussen, wie ein Verschleiß eines Reifens und/oder ein von einem Vorgabe-Sollwert abweichender Luftdruck in dem Reifen und/oder eine Überladung des Fahrzeugs das Ergebnis der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls beeinflussen.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt c) zusätzlich ein Ermitteln eines aktuellen Radwinkels in Abhängigkeit des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals.
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Das Ermitteln des aktuellen Radwinkels kann insbesondere auf Basis eines mechanischen und/oder kinematischen Modells der Lenkanlage des Fahrzeugs erfolgen.
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In Ausführungsformen umfasst das Radwinkel-Sensorsignal eine Drehzahldifferenz zwischen zwei an einer Achse des Fahrzeugs montierten gelenkten Rädern, beispielsweise eines linken und eines rechten Vorderrads. Vorzugsweise ist die Drehzahldifferenz eine Differenz zwischen einer Delta-Drehzahl eines rechten Rads und einer Delta-Drehzahl eines linken Rads. Bei Geradeausfahrt ist die Drehzahldifferenz im Wesentlichen 0, bei Kurvenfahrt hängt die Drehzahldifferenz vom Radius der Kurve ab. Da der Kurvenradius von dem Radwinkel abhängt lässt sich von der Drehzahldifferenz auf einen jeweiligen Radwinkel schließen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird bei dem Ermitteln des aktuellen Radwinkels ein aktueller Versatzwert, der einen Versatz zwischen einem tatsächlich vorliegenden Radwinkel und dem durch das empfangene Radwinkel-Sensorsignal indizierten Radwinkel umfasst, berücksichtigt.
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Der Versatzwert kann beispielsweise auf Basis von Odometriedaten in vorbestimmten Fahrzuständen ständig aktualisiert werden. Vorzugsweise wird der Versatzwert beispielsweise bei einer Geradeausfahrt ermittelt und aktualisiert. Damit wird ein Verändern des Versatzwerts über die Zeit berücksichtigt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt c) ein Ermitteln einer Kurvenfahrt in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Radwinkels und eines vorbestimmten Schwellwerts, wobei in Schritt d) dasjenige empfangene Raddrehzahl-Sensorsignal ausgewählt wird, das indikativ für die aktuelle Raddrehzahl eines kurveninneren Rades des Fahrzeugs ist.
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Der vorbestimmte Schwellwert bezieht sich insbesondere auf den Radwinkel. Die Räder eines Fahrzeugs können auch bei einer Geradeausfahrt aufgrund unterschiedlicher Krafteinflüsse kleinere Abweichungen und/oder Schwankungen von einer exakt geraden Ausrichtung aufweisen. Eine Kurvenfahrt wird insbesondere nur dann ermittelt, wenn der ermittelte aktuelle Radwinkel den vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Der vorbestimmte Schwellwert kann von dem Fahrzeugtyp, dem Fahrzeugmodell der mechanischen Konstruktion des Fahrgestells des Fahrzeugs und/oder ähnlichen Eigenschaften des Fahrzeugs abhängen.
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Der vorbestimmte Schwellwert beträgt beispielsweise 0,2°.
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Wenn der ermittelte aktuelle Radwinkel den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Kurvenfahrt ermittelt. Hierbei wird insbesondere zwischen einer Rechtskurve und einer Linkskurve unterschieden. Zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit wird das Raddrehzahl-Sensorsignal eines kurveninneren Rades ausgewählt. Bei einer Linkskurve wird beispielsweise das Raddrehzahl-Sensorsignal eines linken Rades ausgewählt.
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Es können auch die Raddrehzahl-Sensorsignale mehrerer kurveninneren Räder ausgewählt werden, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis eines Mittelwerts ermittelt wird. Beispielsweise wird eine mittlere Raddrehzahl auf Basis der mehreren Raddrehzahl-Sensorsignale ermittelt und die mittlere Raddrehzahl zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet. Dies ist möglich, wenn der Umfang der verschiedenen Räder im Wesentlichen gleich ist. Wenn der Umfang der Räder verschieden ist und die Unterschiede bekannt sind, kann alternativ für jedes Rad auf Basis des jeweiligen Raddrehzahl-Sensorsignals eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden und dann eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis der mehreren Fahrzeuggeschwindigkeiten ermittelt werden. Durch Bilden des Mittelwerts kann die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer höheren Genauigkeit und Zuverlässigkeit ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt d) dasjenige empfangene Raddrehzahl-Sensorsignal ausgewählt, das indikativ für die aktuelle Raddrehzahl desjenigen kurveninneren Rades des Fahrzeugs ist, dessen Trajektorie im Vergleich mit den Trajektorien der anderen Räder des Fahrzeugs den kleinsten Krümmungsradius aufweist.
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Das genannte Rad weist den geringsten Schlupf aller Räder bei einer Kurvenfahrt auf. Bei Fahrzeugen mit Vorderachslenkung ist dies beispielsweise das hintere kurveninnere Rad. Ausnahmen hiervon können sich ergeben, wenn es sich um ein angetriebenes Rad, wie bei Fahrzeugen mit Heckantrieb, handelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt c) ein Ermitteln einer Geradeausfahrt in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Radwinkels und des vorbestimmten Schwellwerts, wobei in Schritt d) mehrere der empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale ausgewählt werden.
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Wenn der ermittelte aktuelle Radwinkel den vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, wird die Geradeausfahrt ermittelt. Bei Geradeausfahrt sind alle geschleppten Räder, das heißt Räder, die weder beschleunigt noch abgebremst werden, für die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit geeignet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird hierbei insbesondere auf Basis eines Mittelwerts der jeweiligen Raddrehzahlen ermittelt und/oder es wird für jedes Rad auf Basis des jeweiligen Raddrehzahl-Sensorsignals eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt anschließend eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt d) zusätzlich berücksichtigt, ob ein jeweiliges empfangenes Raddrehzahl-Sensorsignal indikativ für die Raddrehzahl eines angetriebenen oder geschleppten Rades ist.
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Geschleppte Räder weisen insbesondere weniger Schlupf auf als angetriebene oder gebremste Räder. Daher sind diese Räder besser geeignet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit genau und zuverlässig zu ermitteln. Vorzugsweise wird daher das Raddrehzahl-Sensorsignal eines geschleppten Rades ausgewählt.
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Wenn das Fahrzeug einen Heckantrieb aufweist, wird beim Beschleunigen in einer Kurve vorzugsweise beispielsweise das Raddrehzahl-Sensorsignal des vorderen kurveninneren Rades ausgewählt.
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Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb kann die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis aller Räder erfolgen, wobei ein Mittelwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird. Der Mittelwert kann das arithmetische Mittel sein, es kann sich aber auch um einen gewichteten Mittelwert handeln, wobei einzelne Räder stärker gewichtet werden als andere.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt c) zusätzlich ein Ermitteln eines Beschleunigens oder Bremsens des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer zeitlichen Änderung der empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale und/oder in Abhängigkeit weiterer empfangener Sensorsignale.
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Die weiteren empfangenen Sensorsignale werden beispielsweise von einem Beschleunigungssensor, einem Gaspedalsensor, einem Bremspedalsensor, einem Drehmomentsensor oder dergleichen empfangen.
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Unter Beschleunigen wird hierbei auch ein Abbremsen verstanden. Bevorzugt wird ein Raddrehzahl-Sensorsignal eines geschleppten Rades ausgewählt, wobei es vorteilhaft ist, mehrere Raddrehzahl-Sensorsignale unterschiedlicher Räder auszuwählen und die Fahrzeuggeschwindigkeit als ein Mittelwert zu bestimmen.
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Wenn das Fahrzeug beispielsweise geradeaus rollt oder nur wenig beschleunigt, beispielsweise beträgt die Motorlast unter 10%, wird bevorzugt ein Mittelwert aller Räder zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit genutzt werden. Wenn das Fahrzeug bremst, wobei alle Räder mit einer Bremse ausgestattet sind, kann ebenfalls bevorzugt ein Mittelwert aller Räder zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit genutzt werden.
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Das Verfahren wird vorzugsweise in stabilen Fahrzuständen verwendet. Ein stabiler Fahrzustand zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass das Fahrzeug entlang einer im Wesentlichen durch eine Ausrichtung der Räder festgelegte Trajektorie fährt. Insbesondere weisen zumindest einige der Räder keinen oder kaum Schlupf auf. Durchdrehende, blockierende und/oder seitlich rutschende Räder sind Kennzeichen für instabile Fahrzustände. In instabilen Fahrzuständen kann die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit erschwert und/oder fehlerhaft sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug mit mehreren Rädern vorgeschlagen. Das Fahrassistenzsystem ist zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit eingerichtet. Das Fahrassistenzsystem umfasst eine Empfangseinheit zum Empfangen mehrerer Raddrehzahl-Sensorsignale, wobei ein jeweiliges Raddrehzahl-Sensorsignal indikativ für eine aktuelle Raddrehzahl eines bestimmten Rades des Fahrzeugs ist, und zum Empfangen eines für einen Radwinkel eines gelenkten Rades des Fahrzeugs indikativen Radwinkel-Sensorsignals, eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines aktuellen Fahrzustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals, und eine Auswahleinheit zum Auswählen wenigstens eines der mehreren empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Fahrzustands. Die Ermittlungseinheit ist zusätzlich zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit des wenigstens einen ausgewählten Raddrehzahl-Sensorsignals eingerichtet.
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Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Fahrassistenzsystem entsprechend. Ebenso weist das Fahrassistenzsystem die zum Verfahren genannten Vorteile auf.
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Die jeweilige Einheit des Fahrassistenzsystems kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann jede der vorliegend genannten Einheiten auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer zentralen elektronischen Steuereinrichtung und/oder einem Motorsteuergerät (ECU: Engine Control Unit), ausgebildet sein.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit mehreren Rädern vorgeschlagen, wobei wenigstens zwei Rädern ein jeweiliger Raddrehzahl-Sensor zum Ausgeben eines jeweiligen Raddrehzahl-Sensorsignals zugeordnet ist, mit einem weiteren Sensor zum Ausgeben eines für einen Radwinkel eines gelenkten Rades des Fahrzeugs indikativen Radwinkel-Sensorsignals, und mit einem Fahrassistenzsystem gemäß dem dritten Aspekt.
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Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug weist vorzugsweise vier Räder an zwei Achsen auf.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs aus einer Vogelperspektive;
- 2 zeigt schematisch ein Fahrzeug, das eine Kurve fährt;
- 3 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs eines Radwinkels;
- 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Fahrassistenzsystems;
- 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
- 6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit; und
- 7 zeigt eine Tabelle mit Messwerten.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Auto, das vier Räder 101 - 104 aufweist, die paarweise an einer Hinterachse 105 und einer Vorderachse 106 angeordnet sind. Es handelt sich beispielsweise um ein Fahrzeug 100 mit Frontantrieb und mit Frontlenkung.
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Den beiden hinteren Rädern 101, 102 ist jeweils ein Radsensor 121, 122 zugeordnet. Jeder Radsensor 121, 122 ist zum Ausgeben eines Raddrehzahl-Sensorsignals SIG1a, SIG1b an ein Fahrassistenzsystem 110 eingerichtet. Ein jeweiliges Raddrehzahl-Sensorsignals SIG1a, SIG1b umfasst zumindest eine Raddrehzahl des jeweiligen Rades 101, 102. Das Fahrassistenzsystem 110 weist beispielsweise den anhand der 4 beschriebenen Aufbau auf und ist zum Durchführen des anhand der 5 und/oder der 6 beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auch die Räder 103, 104 der Vorderachse 106 jeweils einen zugeordneten Radsensor (nicht gezeigt) aufweisen, die zusätzliche Raddrehzahl-Sensorsignale an das Fahrassistenzsystem 110 ausgeben. Auf Basis der Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SSIG1b kann Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden, wenn der Umfang eines jeweiligen Rades 101, 102 vorgegeben ist.
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Die beiden Vorderräder 103, 104 sind in diesem Beispiel gelenkte Räder des Fahrzeugs 100. Eine Lenkung 107 wird hierbei über ein Lenkrad 109 betätigt. Die Lenkung 107 überträgt beispielsweise Lenkkräfte auf die Vorderräder 103, 104. Durch die Lenkkräfte wird ein Radwinkel φ (siehe 2 oder 3) gesteuert. Ein Lenkwinkel-Sensor 108 ist beispielsweise zum Erfassen eines aktuellen Lenkwinkels und zum Ausgeben eines für den aktuellen Radwinkel φ der Räder 103, 104 indikativen Radwinkel-Sensorsignals SIG2 eingerichtet. Auf Basis des Lenkwinkels kann ein jeweiliger Radwinkel φ ermittelt werden. Allerdings kann der tatsächliche Radwinkel φ von dem derart ermittelten Radwinkel aufgrund von weiteren Krafteinflüssen, beispielsweise des Untergrunds, etwas abweichen. Anhand der 2 ist detailliert erläutert, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem Fall bevorzugt und mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.
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2 zeigt schematisch ein Fahrzeug 100, das eine Linkskurve fährt. Es handelt sich beispielsweise um das Fahrzeug 100 der 1. An dem linken Vorderrad 103 ist dargestellt, wie der Radwinkel φ in Bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs 100 beispielsweise gemessen werden kann. Die beiden Vorderräder 103, 104 des Fahrzeugs 100 weisen beide einen bestimmten Radwinkel φ auf, wobei sich die Winkel voneinander unterscheiden können. Für jedes des Räder 101 - 104 ist in der 2 eine jeweilige Trajektorie TR1 - TR4 dargestellt. In dieser Darstellung ist ersichtlich, dass das hintere linke Rad 101 die Trajektorie TR1 mit dem kleinsten Krümmungsradius Rmin aufweist. Das heißt, dass dieses Rad 101 die kürzeste Strecke zurücklegt. Versuche haben gezeigt, dass dieses Rad 101 am wenigsten Schlupf aufweist und damit am besten geeignet ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln. Daher wird in diesem Beispiel das Raddrehzahl-Sensorsignal SIG1a (siehe 1) des linken hinteren Rades 101 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge 100 mit Frontantrieb oder für Fahrzeuge 100 mit Allradantrieb. Bei Fahrzeugen 100 mit Allradantrieb kann alternativ auch ein Mittelwert der Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b der Räder 101, 103 der linken Fahrzeugseite verwendet werden.
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Es sei angemerkt, dass bei einem Fahrzeug 100 mit Heckantrieb (nicht dargestellt) anstelle des linken hinteren Rades 101 das linke vordere Rad 103 am wenigsten Schlupf aufweist, weshalb in diesem Fall das Raddrehzahl-Sensorsignal des linken Vorderrades 103 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt wird.
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Wenn das Fahrzeug 100 statt nach links nach rechts fährt, so gilt die oben beschriebene Logik für die Räder 102, 104 der rechten Fahrzeugseite.
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3 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs eines Radwinkels φ und in Abhängigkeit dessen ermittelter Fahrzustände STR, LFT, RGT eines Fahrzeugs 100, beispielsweise des Fahrzeugs 100 der 1 oder der 2. Auf der vertikalen Achse sind außer dem Wert φ = 0° zwei weitere Werte ±Δφ eingezeichnet, wobei Δφ ein vorbestimmter Schwellwert, beispielsweise 0,2°, ist. Der aktuelle Radwinkel φ wird beispielsweise auf Basis eines Lenkwinkel-Sensorsignals ermittelt.
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Bis zu einem Zeitpunkt t1 ist der ermittelte aktuelle Radwinkel φ mit leichten Schwankungen innerhalb des Intervalls [+Δφ; -Δφ]. Die Schwankungen können durch externe Krafteinwirkung und/oder auch durch ein Rauschen des Sensorsignals hervorgerufen sein. Daher wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 Geradeaus STR fährt. Während dieses Zeitraums wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis eines Mittelwerts der Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b der geschleppten Räder 101, 102 des Fahrzeugs 100 ermittelt.
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Zum Zeitpunkt t1 überschreitet der ermittelte aktuelle Radwinkel φ den vorbestimmten Schwellwert Δφ. Es wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 eine Linkskurve LFT fährt. Daher wird die Fahrzeuggeschwindigkeit wie anhand der 2 erläutert ermittelt.
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Zum Zeitpunkt t2 fällt der ermittelte aktuelle Radwinkel φ wieder unter den Schwellwert Δφ und fällt zum Zeitpunkt t3 weiter bis unter den Schwellwert -Δφ. Es wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 eine Rechtskurve RGT fährt. Daher wird die Fahrzeuggeschwindigkeit wie anhand der 2 erläutert ermittelt.
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Zum Zeitpunkt t4 steigt der ermittelte aktuelle Radwinkel φ wieder über den Schwellwert -Δφ und bleibt unter dem Schwellwert Δφ. Daher wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 wieder Geradeaus STR fährt, und die Fahrzeuggeschwindigkeit wird wieder, wie zuvor für die Geradeausfahrt erläutert ermittelt.
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4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Fahrassistenzsystems 110, beispielsweise des Fahrassistenzsystems 110 des Fahrzeugs 100 der 1 oder der 2. Das Fahrassistenzsystem 110 umfasst eine Empfangseinheit 112 zum Empfangen mehrerer Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b, wobei ein jeweiliges Raddrehzahl-Sensorsignal SIG1a, SIG1b indikativ für eine aktuelle Raddrehzahl eines bestimmten Rades 101 - 104 (siehe 1 oder 2) des Fahrzeugs 100 ist, und zum Empfangen eines für einen Radwinkel φ (siehe 2 oder 3) eines gelenkten Rades 101 - 104 des Fahrzeugs 100 indikativen Radwinkel-Sensorsignals SIG2, eine Ermittlungseinheit 114 zum Ermitteln eines aktuellen Fahrzustands STR, LFT, RGT (siehe 3 oder 6) des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals SIG2, und eine Auswahleinheit 116 zum Auswählen wenigstens eines der mehreren empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Fahrzustands STR, LFT, RGT. Die Ermittlungseinheit 114 ist zusätzlich zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit des wenigstens einen ausgewählten Raddrehzahl-Sensorsignals SIG1a, SIG1b eingerichtet.
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5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit für ein Fahrzeug 100 mit mehreren Rädern 101 - 104 (siehe 1 oder 2), beispielsweise des Fahrzeugs 100 der 1. In einem ersten Schritt S1 werden mehrere Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b (siehe 1 oder 4) empfangen, wobei ein jeweiliges Raddrehzahl-Sensorsignal SIG1a, SIG1b indikativ für eine aktuelle Raddrehzahl eines bestimmten Rades 101 - 104 des Fahrzeugs 100 ist. In einem zweiten Schritt S2 wird ein für einen aktuellen Radwinkel φ (siehe 2 oder 3) eines gelenkten Rades 101 - 104 des Fahrzeugs 100 indikatives Radwinkel-Sensorsignal SIG2 (siehe 1 oder 4) empfangen. In einem dritten Schritt S3 wird ein aktueller Fahrzustand STR, LFT, RGT (siehe 3 oder 6) des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals SIG2 ermittelt. In einem vierten Schritt S4 wird wenigstens eines der mehreren empfangenen Raddrehzahl-Sensorsignale SIG1a, SIG1b in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Fahrzustands STR, LFT, RGT ausgewählt, und in einem fünften Schritt S5 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis des wenigstens einen ausgewählten Raddrehzahl-Sensorsignals SIG1a, SIG1b ermittelt.
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6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit für ein Fahrzeug 100 mit mehreren Rädern 101 - 104 (siehe 1 oder 2), beispielsweise des Fahrzeugs 100 der 1. Das Verfahren umfasst vier beispielhafte Schritte S10 - S13, wobei die Schritte S1 und S2 des Verfahrens der 5 bereits vor dem Schritt S10 erfolgt sind.
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Der Schritt S10 umfasst das Ermitteln des aktuellen Radwinkels φ (siehe 2 oder 4) auf Basis des empfangenen Radwinkel-Sensorsignals SIG2 (siehe 1 oder 4). Das Ermitteln kann hierbei ein Glätten von rauschbehafteten Signalwerten und/oder das Vorhandensein eines Versatzes berücksichtigen.
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In dem Schritt S11 wird ein aktueller Fahrzustand STR, LFT, RGT des Fahrzeugs 100 auf Basis des ermittelten aktuellen Radwinkels φ ermittelt. Der Schritt S11 umfasst zwei Abfrage-Blöcke S11a und S11b. In dem ersten Abfrage-Block S11a wird geprüft, ob der ermittelte aktuelle Radwinkel φ größer als ein vorbestimmter Schwellwert Δφ ist. Wenn die Abfrage wahr Y ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 eine Linkskurve LFT fährt. Wenn die Abfrage falsch N ergibt, wird in dem zweiten Abfrage-Block S11b geprüft, ob der ermittelte aktuelle Radwinkel φ kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert -Δφ ist. Wenn die Abfrage wahr Y ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 eine Rechtskurve RGT fährt. Wenn die Abfrage falsch N ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 geradeaus STR fährt.
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In dem Schritt S12 wird ermittelt, welche Räder 101 - 104 (siehe 1 oder 2) des Fahrzeugs 100 angetrieben sind. Es sei angemerkt, dass dies zu unterschiedlichen Zeitpunkten variieren kann. Der Schritt 12 umfasst zwei Abfrage-Blöcke S12a, S12b. In dem ersten Abfrage-Block S12a wird geprüft, ob die nur Hinterachse 105 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 angetrieben ist. Wenn die Abfrage wahr Y ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 einen Heckantrieb RW aufweist. Wenn die Abfrage falsch N ergibt, wird in dem zweiten Abfrage-Block S12b geprüft, ob nur die Vorderachse 106 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 angetrieben ist. Wenn die Abfrage wahr Y ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 einen Fronantrieb FW aufweist. Wenn die Abfrage falsch N ergibt, wird ermittelt, dass das Fahrzeug 100 einen Allradantrieb AW aufweist. Es sei angemerkt, dass diese Abfrage auch für jedes Rad 101 - 104 einzeln erfolgen kann. Insbesondere Fahrzeuge 100 mit komplexen Differentialantrieben und/oder Einzelelektromotoren je Rad können jedes Rad 101 - 104 des Fahrzeugs 100 individuell antreiben.
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In dem Schritt S13 wird auf Basis der in den Schritten S11 und S12 ermittelten Informationen das für die aktuelle Situation bestgeeignete Raddrehzahl-Sensorsignal SIG1a, SIG1b zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt. Nach dem Schritt S13 folgt insbesondere noch der Schritt S5 des Verfahrens der 5.
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Die nachfolgende Tabelle 1 stellt für unterschiedliche Antriebe AW, FW, RW und Fahrzustände STR, LFT, RGT dar, welches Rad oder welche Räder am besten zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen werden. Hierbei steht AW für ein Allradantrieb, FW für ein Frontantrieb, RW für ein Heckantrieb, STR für eine Geradeausfahrt, LFT für eine Linkskurve und RGT für eine Rechtskurve. Tabelle 1: Radauswahl zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit
| | AW | FW | RW |
| STR | alle Räder | hintere Räder | vordere Räder |
| LFT | beide linken Räder | linkes hinteres Rad | linkes vorderes Rad |
| RGT | beide rechten Räder | rechtes hinteres Rad | rechtes vorderes Rad |
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Auf Basis dieser Tabelle 1 und dem anhand der 6 erläuterten Verfahren kann die Fahrzeuggeschwindigkeit in jeder Fahrsituation mit bester Genauigkeit und Zuverlässigkeit ermittelt werden. Es sei allerdings angemerkt, dass obige Tabelle 1 lediglich ein Beispiel ist und das vorgeschlagene Verfahren nicht auf die Auswahl wie in der Tabelle 1 dargestellt beschränkt ist.
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7 zeigt eine Tabelle mit Messwerten, wobei eine Abweichung der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit bei unterschiedlichen Ermittlungsverfahren und in unterschiedlichen Fahrzuständen von der Referenzgeschwindigkeit für ein Fahrzeug mit vier Rädern 101 - 104 (siehe 1) dargestellt ist. Die Abweichung ist dabei in Prozent in Bezug auf eine Referenzgeschwindigkeit angegeben.
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In der ersten Spalte der Tabelle sind in den Zeilen verschiedene Fahrzustände bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten (Referenzgeschwindigkeit) angegeben. Hierbei wird eine Rechtskurve bei 40 km/h, eine Rechtkurve bei 80 km/h, eine Rechtkurve bei 100 km/h, eine Linkskurve bei 40 km/h, eine Linkskurve bei 80 km/h, eine Linkskurve bei 100 km/h, eine Slalomfahrt bei 20 km/h, eine Slalomfahrt bei 50 km/h, eine Slalomfahrt bei 100 km/h und eine Slalomfahrt bei 120 km/h unterschieden.
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In den Spalten 2 bis 7 sind in der Kopfzeile die Räder angegeben, deren Raddrehzahl-Sensorsignale zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet wurden. Für die Ergebnisse der zweiten Spalte (linke Räder) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale der linken Räder verwendet, für die Ergebnisse der dritten Spalte (rechte Räder) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale der rechten Räder verwendet, für die Ergebnisse der vierten Spalte (Räder Heck) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale der hinteren Räder verwendet, für die Ergebnisse der fünften Spalte (Räder Front) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale der vorderen Räder verwendet, für die Ergebnisse der sechsten Spalte (Alle Räder) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale aller vier Räder verwendet und für die Ergebnisse der siebten Spalte (Räder wahlweise) wurden die Raddrehzahl-Sensorsignale gemäß dem in der 5 oder der 6 beschriebenen Verfahren in Abhängigkeit des Fahrzustands ausgewählt. Die achte Spalte (Verbesserung in %) zeigt die prozentuale Verbesserung bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem vorgeschlagenen Verfahren gegenüber den anderen Varianten.
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Aus den Zahlenwerten ist ersichtlich, dass das vorgeschlagene Verfahren in allen Fahrsituationen eine deutliche Verbesserung bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis von Raddrehzahl-Sensorsignalen ermöglicht. Die Verbesserung beträgt mindestens 40% gegenüber den anderen hier dargestellten Varianten.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 101
- Rad
- 102
- Rad
- 103
- Rad
- 104
- Rad
- 105
- Hinterachse
- 106
- Vorderachse
- 107
- Lenkung
- 108
- Lenkwinkel-Sensor
- 109
- Lenkrad
- 110
- Parkassistenzsystem
- 111
- Empfangseinheit
- 112
- Ermittlungseinheit
- 113
- Auswahleinheit
- 120
- Gierratensensor
- 121
- Radsensor
- 122
- Radsensor
- Δφ
- Schwellwert
- φ
- Radwinkel
- AW
- Allradantrieb
- FW
- Frontantrieb
- LFT
- Fahrzustand
- N
- falsch
- RGT
- Fahrzustand
- RW
- Heckantrieb
- S1
- Verfahrensschritt
- S2
- Verfahrensschritt
- S3
- Verfahrensschritt
- S4
- Verfahrensschritt
- S10
- Verfahrensschritt
- S11
- Verfahrensschritt
- S11a
- Abfrage
- S11b
- Abfrage
- S12
- Verfahrensschritt
- S12a
- Abfrage
- S12b
- Abfrage
- S13
- Verfahrensschritt
- SIG1a
- Raddrehzahl-Sensorsignal
- SIG1b
- Raddrehzahl-Sensorsignal
- SIG2
- Radwinkel-Sensorsignal
- STR
- Fahrzustand
- t
- Zeitachse
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
- t4
- Zeitpunkt
- TR1
- Trajektorie
- TR2
- Trajektorie
- TR3
- Trajektorie
- TR4
- Trajektorie
- Y
- wahr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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