DE102020214518A1

DE102020214518A1 - Sensoranordnung und Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020214518A1
Application number: DE102020214518.0A
Authority: DE
Inventors: Paul Rodatz; Benedikt van Booven; Philippe Grass
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (100) und ein Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs (10). Die Sensoranordnung (100) weist eine Lasterfassungseinheit (110) zum Erfassen der Last des Fahrzeugs (10), eine Laständerungsermittlungseinheit (120) zum Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs (10), eine Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit und eine Steuerungseinheit (140) auf, die mit der Lasterfassungseinheit (110), der Laständerungsermittlungseinheit (120) und der Sendeeinheit (130) verbunden und dazu ausgebildet ist, die erfasste Last zu empfangen und die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der erfassten Last zu steuern. Die Steuerungseinheit (140) ist ferner dazu ausgebildet, die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der erfassten Last in vorbestimmten ersten Zeitintervallen zu steuern, wenn die erfasste Laständerung eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der erfassten Last in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen zu steuern, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet. Dabei sind die vorbestimmten ersten Zeitintervalle kürzer sind als die vorbestimmten zweiten Zeitintervalle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, insbesondere eine Sensoranordnung mit einer Sendeeinheit zum kabellosen Übertragen der erfassten Last.
Die Bedeutung von Gewichtserfassungssystemen für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, nimmt immer weiter zu. Hierzu werden die Anforderungen an die funktionale Sicherheit (z. B. ASIL B) immer strikter, da die Daten des Gewichtserfassungssystem für weitere sicherheitsrelevante Systeme des Fahrzeugs verwendet werden.
Zudem ist es bevorzugt, Sensoranordnungen für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, kabellos vorzusehen, um zum einen den Verkabelungsaufwand und zum anderen das Gewicht solcher Sensoranordnungen zu reduzieren. Jedoch ist es dann notwendig, den Energiehaushalt der Sensoranordnung auf effektive Weise zu steuern, um die Energiequelle, wie beispielsweise eine Batterie, der Sensoranordnung möglichst lange zur Verfügung zu haben.
Beispielhafte Gewichtserfassungssysteme für Fahrzeuge sind aus CN 209 485 518 U , WO 2020/070613 A1 und US 9 068 878 B2 bekannt.
Die US 2020/0103269 A1 betrifft ein Verfahren zum Abschätzen der Ladungsmasse mittels Beschleunigungssensor und Lasterfassungssensor.
Die US 2019/0317223 A1 offenbart eine GPS-Aufzeichnungsvorrichtung mit verlängerter Batterielebensdauer.
Die US 9 302 859 B2 offenbart ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrzeugbe- oder -entladevorgangs.
Der vorliegenden Erfindung liegt zumindest teilweise die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoranordnung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen der Betrieb der Sensoranordnung zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, im Hinblick auf den Energieaufwand möglichst effizient ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Sensoranordnung gemäß unabhängigen Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei denen der Betrieb der Sensoranordnung im Hinblick auf den Energiehaushalt dahingehend optimiert ist, dass die Sensoranordnung die erfasste Last nur dann zu einer extern angeordneten Steuervorrichtung kabellos überträgt, wenn eine Laständerung des Fahrzeugs, wie diese beispielsweise bei einem Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs auftritt, ermittelt worden ist. Insbesondere benötigt das kabellose Übertragen der erfassten Last an eine extern angeordnete Empfangseinrichtung gegenüber z. B. dem erfassten der Last einen erhöhten Energiebedarf, so dass das kabellose Übertragen nur zu notwendigen Zeiten erfolgen sollte. Deshalb sollte während nicht benötigten Zeiten, wie beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs oder einem Stillstand des Fahrzeugs ohne Be- oder Entladevorgang, ein kabelloses Übertragen der Last ausbleiben, um die begrenzt vorhandene Energie der Sensoranordnung weitestgehend zu sparen. Insbesondere kann während der Fahrt des Fahrzeugs davon ausgegangen werden, dass die Last bzw. Ladung des Fahrzeugs unverändert bleibt und folglich ein kontinuierliches Lasterfassen unnötig ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist folglich eine Sensoranordnung zum Erfassen der Last und eine Laständerung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, offenbart. Die Sensoranordnung weist eine Lasterfassungseinheit zum Erfassen der Last des Fahrzeugs, eine Laständerungsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs, eine Sendeeinheit zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit und eine Steuerungseinheit auf, die mit der Lasterfassungseinheit, der Laständerungsermittlungseinheit und der Sendeeinheit verbunden und dazu ausgebildet ist, die von der Lasterfassungseinheit erfasste Last zu empfangen und die Sendeeinheit zum kabellosen Übertragen der erfassten Last zu steuern. Die Steuerungseinheit ist ferner dazu ausgebildet, die Sendeeinheit zum Senden der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last in vorbestimmten ersten Zeitintervallen zu steuern, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit erfasste Laständerung des Fahrzeugs eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und die Sendeeinheit zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen zu steuern, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit ermittelte Laständerung des Fahrzeugs die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet. Dabei sind die vorbestimmten ersten Zeitintervalle kürzer als die vorbestimmten zweiten Zeitintervalle. Die Zeitintervalle zeigen dabei jeweils die zeitlichen Abstände zwischen zwei von der Sensoranordnung kabellos übertragene Lastwerte an.
Beispielsweise kann ein Überschreiten der Laständerungsschwelle einen Be- oder Entladevorgang anzeigen, während dem ein mehrmaliges und häufigeres kabelloses Übertragen bzw. Senden der aktuellen Last an die Steuerung des Fahrzeugs notwendig und erforderlich sein kann. Wenn hingegen die Laständerung die Laständerungsschwelle unterschreitet, kann dies ein stillstehendes oder sich in horizontaler Richtung bewegendes Fahrzeug anzeigen, während dem ein häufiges kabelloses Übertragen der erfassten Last nicht erforderlich ist, da davon ausgegangen wird oder werden kann, dass die zuletzt erfasste Last während diesen Zeiträumen unveränderlich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist die Sendeeinheit dazu ausgebildet, die erfasste Last mittels eines kabellosen Netzwerks (WLAN), Bluetooth, Nahfeldkommunikation (NFC) oder weitere aus dem Stand der Technik bekannte Übertragungsmöglichkeiten bzw. Übertragungsprotokolle zu übertragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung weist die Lasterfassungseinheit zumindest einen Dehnungsmessstreifen auf, der dazu ausgebildet ist, die Last des Fahrzeugs zu erfassen. Vorzugsweise ist der zumindest eine Dehnungsmessstreifen an einer Achse des Fahrzeugs appliziert, um die an der jeweiligen Achse aufgebrachte Last zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich um mehrere Dehnungsmessstreifen, die in Form einer Wheatstone'schen Brückenschaltung verschaltet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung weist die Laständerungsermittlungseinheit eine Beschleunigungserfassungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen. Dabei kann eine die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitende Laständerung ermittelt werden, wenn die erfasste Vertikalbeschleunigung eine vorbestimmte Vertikalbeschleunigungsschwelle überschreitet. Beispielsweise handelt es sich bei der Beschleunigungserfassungseinheit um einen Beschleunigungssensor, der die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs erfassen kann. Zudem kann eine die vorbestimmte Vertikalbeschleunigungsschwelle überschreitende Vertikalbeschleunigung einen Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs anzeigen, während dem ein häufigeres kabelloses Übertragen der erfassten Last erforderlich sein kann.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist die Laständerungsermittlungseinheit dazu ausgebildet, auf der Grundlage einer an einem ersten Zeitpunkt erfassten Last und einer an einem zeitlich auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt erfassten Last eine zeitliche Laständerung zu ermitteln. Insbesondere kann die zeitliche Änderung der Last ein Indiz für einen Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs sein und somit ein solcher Be- oder Entladevorgang detektiert werden, wobei anhand dieser Ermittlung wiederum die Zeitintervalle zum kabellosen Übertragen der erfassten Last an die externe Fahrzeugsteuerung angepasst werden können. Wie bereits erwähnt ist es erwünscht, ein häufigeres kabelloses Übertragen der Last vorzusehen, wenn ein Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs ermittelt worden ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Sensoranordnung ferner eine Fahrbewegungsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Fahrbewegung des Fahrzeugs auf. In einer derartigen bevorzugten Ausgestaltung der Sensoranordnung ist die Steuerungseinheit ferner dazu ausgebildet, die Sendeeinheit zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last in vorbestimmten dritten Zeitintervallen zu steuern, wenn die Fahrbewegungsermittlungseinheit eine Fahrbedienung des Fahrzeugs ermittelt. Dabei sind die vorbestimmten dritten Zeitintervalle länger als die vorbestimmten ersten Zeitintervalle.
In einer derartigen bevorzugten Ausgestaltung kann ferner zwischen einem Be- und Entladen, einem Stillstand des Fahrzeugs und einem Bewegen des Fahrzeugs unterschieden werden, um daraufhin wiederum die Zeitintervalle zum kabellosen Übertragen der Last energieoptimiert anzupassen. Beispielsweise kann es während der Fahrt erforderlich sein, die erfasste Last zu den dritten Zeitintervallen kabellos zu übertragen bzw. zu senden, damit beispielsweise ein unbeabsichtigtes Verlieren einer unzureichend gesicherten Ladung erfasst werden kann. Gleiches gilt für ein unbeabsichtigtes langsames, aber stetiges Verlieren einer Last, wie beispielsweise Sand.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind die Lasterfassungseinheit, die Laständerungserfassungseinheit, die Sendeeinheit und die Steuerungseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Noch bevorzugtes ist es, wenn sich sämtliche Einheiten der Sensoranordnung auf einer gemeinsamen Leiterplatte befinden und somit eine kompakte Sensoranordnung darstellen, die an einem Fahrzeug, vorzugsweise an einer Achse des Fahrzeugs, appliziert sein kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist die Lasterfassungseinheit dazu ausgebildet, die Last des Fahrzeugs in den ersten Zeitintervallen zu erfassen, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und die Last des Fahrzeugs in den zweiten Zeitintervallen zu erfassen, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet.
Somit kann der Energiebedarf der gesamten Sensoranordnung weiter optimiert werden, da neben dem effizienten kabellosen Übertragen auch ein effizientes Erfassen der Last vorgesehen werden kann. Folglich wird auch die Last mittels der Lasterfassungseinheit nur zu benötigten Zeitpunkten bzw. während benötigten Zeiträumen erfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen der Last und eine Laständerung eines Fahrzeugs offenbart. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Erfassen der Last des Fahrzeugs, ein Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs, ein kabelloses Übertragen der erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit in vorbestimmten ersten Zeitintervallen, wenn die ermittelte Laständerung eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und ein kabelloses Übertragen der erfassten Last an die entfernt angeordnete Empfangseinheit in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet. Dabei sind die vorbestimmten ersten Zeitintervalle kürzer als die vorbestimmten zweiten Zeitintervalle.
Bevorzugt erfolgt das Ermitteln der Laständerung mittels einer Beschleunigungserfassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen. Dabei wird eine die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitende Laständerung dann ermitteln, wenn die erfasste Vertikalbeschleunigung eine vorbestimmte Vertikalbeschleunigungsschwelle überschreitet.
Alternativ erfolgt das Ermitteln der Laständerung auf der Grundlage einer an einem ersten Zeitpunkt erfassten Last und einer an einem zeitlich auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt erfassten Last. Somit wird die Laständerung anhand der zeitlichen Ableitung der Last ermittelt, die mittels der Lastermittlungseinheit ermittelt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner ein Ermitteln einer Fahrbewegung des Fahrzeugs mittels einer Fahrbewegungsermittlungseinheit und ein kabelloses Übertragen der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last in vorbestimmten dritten Zeitintervallen vorgesehen, wenn eine Fahrbewegung des Fahrzeugs ermittelt worden ist. Dabei sind die vorbestimmten dritten Zeitintervalle länger als die vorbestimmten ersten Zeitintervalle. Eine Fahrbewegung kann beispielsweise anhand von ermittelten Raddrehzahlen des Fahrzeugs erfolgen.
Weiterhin kann es dabei bevorzugt sein, dass das Erfassen der Last des Fahrzeugs in den dritten Zeitintervallen erfolgt, wenn eine Fahrbewegung des Fahrzeugs ermittelt worden ist. Somit kann der Energieaufwand der gesamten Sensoranordnung weiter optimiert und reduziert werden.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass das Erfassen der Last des Fahrzeugs in den ersten Zeitintervallen erfolgt, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und das Erfassen der Last des Fahrzeugs in den zweiten Zeitintervallen erfolgt, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet.
In vorteilhafter Weise erfolgt das Erfassen der Last mit zumindest einem Dehnungsmessstreifen, der dazu ausgebildet ist, die Last des Fahrzeugs zu erfassen.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs zeigt,
2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zum Erfassen der Last und einer Laständerung des Fahrzeugs der 1 zeigt, und
3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Last und einer Laständerung des Fahrzeugs zeigt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Begriff „Zeitintervall“ den zeitlichen Abstand zwischen zwei von der erfindungsgemäßen Sensoranordnung hintereinander kabellos übertragene Lastwerte an. Eine Zeitintervall von z. B. 60 Sekunden zeigt also an, dass die Sensoranordnung alle 60 Sekunden, d. h. minütlich, einen Lastwert an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit kabellos überträgt. Je kleiner ein ermitteltes Zeitintervall ist, desto größer ist die Übertragungsfrequenz der Sensoranordnung und je häufiger werden Lastwerte gesendet.
Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10, insbesondere Nutzfahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 100 (siehe 2) ausgestattet ist. Das Fahrzeug 10 weist eine erste Fahrzeugachse 12 und eine zweite Fahrzeugachse 14 auf, die entlang einer Längsachse 11 des Fahrzeugs axial voneinander beabstandet sind. Im Beispiel der 1 ist das Fahrzeug 10 ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen, das einen Laderaum 8 aufweist. Zudem ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung 100 an der zweiten Fahrzeugachse 14 angeordnet. Es ist jedoch ausdrücklich anzumerken, dass eine weitere Sensoranordnung 100 an der ersten Fahrzeugachse 12 angeordnet sein kann. Genauso können auch zwei Sensoranordnungen 100 pro Fahrzeugachse 12, 14 angeordnet sein, die, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 betrachtet, auf der linken und rechten Seite der jeweiligen Fahrzeugachse 12, 14 angeordnet sind.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 100. Die Sensoranordnung 100 der 2 weist eine Lasterfassungseinheit 110 zum Erfassen der Last des Fahrzeugs 10, eine Laständerungsermittlungseinheit 120 zum Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs 10, eine Sendeeinheit 130 zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit 110 erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit (nicht explizit dargestellt) und eine Steuerungseinheit 140 auf, die mit der Lasterfassungseinheit 110, der Laständerungsermittlungseinheit 120 und der Sendeeinheit 130 über geeignete Verbindungsleitungen verbunden und dazu ausgebildet ist, die von der Lasterfassungseinheit 110 erfasste Last zu empfangen und die Sendeeinheit 140 zum kabellosen Übertragen der erfassten Last zu steuern. Die entfernt angeordnete Empfangseinheit kann beispielsweise in einer Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs 10 integriert sein, die die erfasste Last empfängt und die empfangene Last zur Steuerung des Fahrzeugs 10 verwendet.
Die Sendeeinheit 130 kann ebenso als Empfangseinheit betrieben werden, um von einer entfernt angeordneten Sendeeinheit Signale kabellos zu empfangen. Beispielsweise kann die Empfangseinheit ein Signal zur Diagnose der Sensoranordnung 100 empfangen, wie z. B. ein Signal zum Aktivieren („Wecken“) der Sensoranordnung oder ein Signal zum Überprüfen, ob die Sensoranordnung 100 noch ordnungsgemäß funktioniert oder überhaupt noch angebracht ist.
Die Lasterfassungseinheit 110 ist beispielsweise zumindest ein Dehnungsmessstreifen, der an der zweiten Fahrzeugachse 14 angebracht und dazu ausgebildet ist, die Last an der zweiten Fahrzeugachse 14 zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Lasterfassungseinheit 110 um mehrere Dehnungsmessstreifen, die in Form eine Wheatstone'schen Brückenschaltung verschaltet sind und die Last an der zweiten Fahrzeugachse erfassen kann.
Insbesondere ist die Lasterfassungseinheit 110 dazu ausgebildet, auf einer Seite der zweiten Fahrzeugachse 14, beispielsweise links oder rechts in Fahrtrichtung relativ zur Längsachse 11 des Fahrzeugs 10 angebracht zu sein. Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Sensoranordnung 100 eine weitere Lasterfassungseinheit umfasst, die auf der anderen Seite der Lasterfassungseinheit 110 angebracht ist, damit die Last auf beiden Seiten der zweiten Fahrzeugachse 40 erfasst werden kann. In einer solchen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung 100 die gesamte Last an der zweiten Fahrzeugachse 14 erfassen und mittels der Sendeeinheit 130 an die entfernt angeordnete Empfangseinheit kabellos übertragen.
Alternativ kann es möglich sein, dass auf jeder Seite der zweiten Fahrzeugachse 14 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 100 angeordnet ist. In einer solchen alternativen Ausgestaltung kann jeder der beiden Sensoranordnungen 100 die Last auf der jeweiligen Seite erfassen und die auf der jeweiligen Seite erfassten Last mittels einer jeweils separaten Sendeeinheit 130 an die entfernt angeordnete Empfangseinheit kabellos übertragen, so dass das Ermitteln der Gesamtlast an der entfernten Position erfolgt.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass jede Fahrzeugachse 12, 14 des Fahrzeugs 10 oder Fahrzeuggespanns mit jeweils zwei Sensoranordnungen 100 (oder jeweils einer Sensoranordnung 100 mit zwei Lasterfassungseinheiten 110) ausgestattet ist, damit die Gesamtlast bzw. Gesamtladung des Fahrzeugs 10 möglichst genau erfasst werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 3 wird im Folgenden ein Verfahren zum Betrieb der Sensoranordnung 100 erläutert. Insbesondere zeigt die 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Last und einer Laständerung des Fahrzeugs 10 der 1.
Das Verfahren der 3 startet beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem die Last des Fahrzeugs mittels der Lasterfassungseinheit 110 erfasst wird. In einem darauffolgenden Schritt 220, der auch gleichzeitig zum Schritt 210 erfolgen kann, wird eine Laständerung des Fahrzeugs 10 mittels der Laständerungsermittlungseinheit 120 ermittelt. Wie bereits erwähnt kann dabei das Signal eines Beschleunigungssensors ausgewertet werden, der dazu ausgebildet ist, die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 10 zu erfassen.
In einem darauffolgenden Schritt 230 wird die erfasste Laständerung analysiert. Wird beim Schritt 230 ermittelt, dass die von der Laständerungsermittlungseinheit 120 ermittelte Laständerung eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 240, an dem ein kabelloses Übertragen der erfassten Last mittels der Sendeeinheit 130 an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit in vorbestimmten ersten Zeitintervallen erfolgt. Die ersten Zeitintervalle liegen in einem Bereich zwischen ungefähr 0,5 s und ungefähr 30 s. In alternativen Ausgestaltungen können die ersten Zeitintervalle auch im Bereich von Millisekunden, wie beispielsweise 10 ms oder 20 ms, oder im Bereich von mehr als 30 s, wie beispielsweise 45 s, 60 s oder 90 s, liegen. Das Verfahren endet dann beim Schritt 260.
Wird hingegen beim Schritt 230 ermittelt, dass die von der Laständerungsermittlungseinheit 120 ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 250, an dem ein kabelloses Übertragen der erfassten Last mittels der Sendeeinheit 130 an die entfernt angeordnete Empfangseinheit in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen erfolgt, die länger sind als die vorbestimmten ersten Zeitintervalle. Die zweiten Zeitintervalle liegen in einem Bereich zwischen ungefähr 60 s und ungefähr 3.600 s. Das Verfahren endet dann wiederum beim Schritt 260.
Insbesondere wird dabei die am Schritt 220 erfasste Laständerung zum Ermitteln ausgewertet, ob derzeit beispielsweise ein Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs 10 stattfindet. Findet ein solcher Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs 10 statt, kann beim Schritt 230 ermittelt werden, dass die Laständerung den vorbestimmten Laständerungsschwellenwert überschreitet, so dass das kabellose Übertragen der erfassten Last häufiger und in kürzeren Zeitintervallen erfolgt als wenn derzeit kein solcher Be- oder Entladevorgang stattfindet und das Fahrzeug 10 lediglich stillsteht. Insbesondere kann bei einem Stillstand des Fahrzeugs ohne Be- oder Entladevorgang davon ausgegangen werden, dass die Last vorübergehend unverändert bleibt und somit auch nicht zwangsweise ein kabelloses Übertragen erfolgen muss.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausgestaltungen kann es ferner vorteilhaft sein, dass auch das Erfassen der Last in den vorbestimmten Zeitintervallen erfolgt. Folglich wird die Last auch nur dann erfasst wird, wenn dies benötigt wird, wie beispielsweise während eines Be- oder Entladevorgangs des Fahrzeugs 10. Wenn ein solcher Vorgang bzw. eine solche Laständerung nicht ermittelt wird, kann ein Erfassen der Last ausbleiben und es kann weiter Energie bei der autark arbeitenden Sensoranordnung 100 gespart werden.
Anstelle eines Beschleunigungssensors kann die Laständerungsermittlungseinheit 120 ferner eine Verarbeitungseinheit sein, die die von der Lasterfassungseinheit erfassten Last auswerten und verarbeiten kann. Beispielsweise kann Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, die zeitliche Ableitung bzw. den zeitlichen Gradienten der erfassten Last als Laständerung zu ermitteln.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann es erforderlich sein, zusätzlich noch eine Fahrbewegung des Fahrzeugs zu ermitteln. Wenn eine Fahrbewegung des Fahrzeugs 10, das heißt ein sich bewegendes und nicht stillstehendes Fahrzeug 10, ermittelt worden ist, kann das kabellose Übertragen der Last zu vorbestimmten dritten Zeitintervallen erfolgen, die länger sind als die ersten Zeitintervalle. Die dritten Zeitintervalle liegen in einem Bereich zwischen ungefähr 60 s und ungefähr 1.800 s. Beispielsweise kann während einer Fahrt des Fahrzeugs 10 das kabellose Übertragen seltener erfolgen als während eines Be- oder Entladevorgangs des Fahrzeugs 10. Ferner kann während einer Fahrt des Fahrzeugs 10 das kabellose Übertragen häufiger erfolgen als bei einem stillstehenden Fahrzeug 10. Als Beispiel sind hier während der Fahrt verlorene Ladungen zu erwähnen, die ein Erfassen und kabelloses Übertragen der Last erforderlich erscheinen lassen.
Das Ermitteln einer Fahrbewegung des Fahrzeugs 10 kann beispielsweise mittels des Beschleunigungssensors erfolgen, der dazu ausgebildet, eine Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Navigationseinheit des Fahrzeugs 10 dazu dienen, eine Fahrbewegung des Fahrzeugs 10 zu ermitteln. Ferner kann es vorteilhaft sein, eine Bewegung des Fahrzeugs über eine Auswertung der Laständerung zu erkennen. Wenn die Laständerung beispielsweise in Näherung einer Sinuskurve entspricht, kann daraus eine im Wesentlichen aufgrund der Fahrbewegung des Fahrzeugs 10 erzwungene Erschütterung der Last ermittelt werden, wodurch die Fahrbewegung des Fahrzeugs 10 an sich festgestellt werden kann.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, die vorbestimmte Laständerungsschwelle dynamisch in Abhängigkeit des Fahrzustands des Fahrzeugs 10 anzupassen. Beispielsweise kann die Laständerungsschwelle während der Fahrt des Fahrzeugs 10 größer sein als während dem Stillstand des Fahrzeugs 10. Insbesondere kann es während der Fahrt durch Unebenheiten der Fahrbahn zu Laständerungen an den Fahrzeugachsen kommen, die von der Laständerungsermittlungseinheit 120 fehlerhaft als Be- oder Entladevorgang detektiert werden. Somit kann ein solcher Fehler und somit ein unnötiges kabelloses Übertragen der erfassten Last vermieden werden. Im Gegensatz dazu ist es während einem Stillstand des Fahrzeugs 10 unwahrscheinlich, dass Erschütterungen aufgrund des Fahrbahnbelags auftreten. Vielmehr kann es sich bei erfassten Erschütterungen bzw. Laständerungen des Fahrzeugs 10 um einen Be- oder Entladevorgang handeln, welche auch als solche detektiert werden sollen und somit ein häufigeres Senden bzw. kabelloses Übertragen der erfassten Last notwendig ist.
Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 100 möglich, einen unautorisierten Be- oder Entladevorgang des Fahrzeugs 10, beispielsweise einen Einbruch ins Fahrzeug 10 und Diebstahl der Ladung, dann zu ermitteln, wenn eine dem Stillstand des Fahrzeugs 10 zugeordnete vorbestimmte Laständerungsschwelle überschritten wird und gleichzeitig eine Verriegelungseinrichtung des Fahrzeugs 10 einen Verriegelungszustand des Fahrzeugs 10 anzeigt.
Die Sendeeinheit 130 der Sensoranordnung 100 kann beispielsweise eine Sendeeinheit sein, die mittels bekannter kabelloser Übertragungsmöglichkeiten, wie beispielsweise WLAN, Bluetooth, NFC oder weitere im Stand der Technik bekannte Übertragungsprotokolle, die erfasste Last kabellos überträgt.
In der 2 ist ferner angedeutet, dass die Sensoranordnung 100 ferner eine Energiequelle 150 aufweist, wie beispielsweise eine Batterie. Die Energiequelle 150 ist dazu ausgebildet, die für den Betrieb der Sensoranordnung 100 benötigte (elektrische) Energie bereitzustellen. Ferner kann es sich bei der Energiequelle 150 um einen Piezoaktuator handeln, der dazu ausgebildet ist, die während der Fahrt des Fahrzeugs 10 auftretenden mechanischen Erschütterungen in elektrische Energie umzuwandeln, zu speichern und wieder bei Bedarf der Sensoranordnung 100 bereitzustellen.
In der 2 ist ferner angedeutet, dass die Sensoranordnung 100 ferner ein Gehäuse 160 aufweist, in dem sämtliche Einheiten untergebracht sind. Somit kann die Sensoranordnung 100 eine kompakte Anordnung darstellen, die mittels dem Gehäuse 160 vor externen Umwelteinflüssen geschützt ist. Vorzugsweise sind sämtliche elektrische Einheiten der Sensoranordnung 100 auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 209485518 U [0004]
WO 2020/070613 A1 [0004]
US 9068878 B2 [0004]
US 2020/0103269 A1 [0005]
US 2019/0317223 A1 [0006]
US 9302859 B2 [0007]

Claims

Sensoranordnung (100) zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs (10), wobei die Sensoranordnung (100) aufweist: - eine Lasterfassungseinheit (110) zum Erfassen der Last des Fahrzeugs (10), - eine Laständerungsermittlungseinheit (120) zum Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs (10), - eine Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit, und - eine Steuerungseinheit (140), die mit der Lasterfassungseinheit (110), der Laständerungsermittlungseinheit (120) und der Sendeeinheit (130) verbunden und dazu ausgebildet ist, die von der Lasterfassungseinheit (110) erfasste Last zu empfangen und die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der erfassten Last zu steuern, wobei die Steuerungseinheit (140) ferner dazu ausgebildet ist, - die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit (110) erfassten Last in vorbestimmten ersten Zeitintervallen zu steuern, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit (120) ermittelte Laständerung des Fahrzeugs (10) eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und - die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit (110) erfassten Last in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen zu steuern, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit (120) ermittelte Laständerung des Fahrzeugs (10) die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet, wobei die vorbestimmten ersten Zeitintervalle kürzer sind als die vorbestimmten zweiten Zeitintervalle.
Sensoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Sendeeinheit (130) dazu ausgebildet, die erfasste Last mittels eins kabellosen Netzwerks (WLAN), Bluetooth, Nahfeldkommunikation (NFC) oder weitere Übertragungsmöglichkeiten bzw. Übertragungsprotokolle zu übertragen.
Sensoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungseinheit (110) zumindest einen Dehnungsmessstreifen aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Last des Fahrzeugs (10) zu erfassen.
Sensoranordnung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laständerungsermittlungseinheit (120) eine Beschleunigungserfassungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs (10) zu erfassen, wobei eine die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitende Laständerung ermittelt wird, wenn die erfasste Vertikalbeschleunigung eine vorbestimmte Vertikalbeschleunigungsschwelle überschreitet.
Sensoranordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Laständerungsermittlungseinheit (120) dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage einer an einem ersten Zeitpunkt erfassten Last und einer an einem zeitlich auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt erfassten Last eine zeitliche Laständerung zu ermitteln.
Sensoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - einer Fahrbewegungsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Fahrbewegung des Fahrzeugs (10), wobei die Steuerungseinheit (140) ferner dazu ausgebildet ist, die Sendeeinheit (130) zum kabellosen Übertragen der von der Lasterfassungseinheit (110) erfassten Last in vorbestimmten dritten Zeitintervallen zu steuern, wenn die Fahrbewegungsermittlungseinheit eine Fahrbewegung des Fahrzeugs (10) ermittelt, wobei die vorbestimmten dritten Zeitintervalle länger sind als die vorbestimmten ersten Zeitintervalle.
Sensoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungseinheit (110), die Laständerungserfassungseinheit (120), die Sendeeinheit (130) und die Steuerungseinheit (140) in einem gemeinsamen Gehäuse (160) untergebracht sind.
Sensoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungseinheit (110) dazu ausgebildet ist, - die Last des Fahrzeugs (10) in den ersten Zeitintervallen zu erfassen, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit (120) ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und - die Last des Fahrzeugs (10) in den zweiten Zeitintervallen zu erfassen, wenn die von der Laständerungsermittlungseinheit (120) ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet.
Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs (10), wobei das Verfahren aufweist: - Erfassen der Last des Fahrzeugs (10), - Ermitteln einer Laständerung des Fahrzeugs (10), - kabelloses Übertragen der erfassten Last an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit in vorbestimmten ersten Zeitintervallen, wenn die ermittelte Laständerung eine vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und - kabelloses Übertragen der erfassten Last an die entfernte Empfangseinheit in vorbestimmten zweiten Zeitintervallen, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet, wobei die vorbestimmten ersten Zeitintervalle kürzer sind als die vorbestimmten zweiten Zeitintervallen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln der Laständerung mittels einer Beschleunigungserfassungseinheit erfolgt, die dazu ausgebildet ist, die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs (10) zu erfassen, wobei eine die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitende Laständerung ermittelt wird, wenn die erfasste Vertikalbeschleunigung eine vorbestimmte Vertikalbeschleunigungsschwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln der Laständerung auf der Grundlage einer an einem ersten Zeitpunkt erfassten Last und einer an einem zeitlich auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt erfassten Last erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner mit: - Ermitteln einer Fahrbewegung des Fahrzeugs (10), - kabelloses Übertragen der erfassten Last in vorbestimmten dritten Zeitintervallen, wenn eine Fahrbewegung des Fahrzeugs (10) ermittelt worden ist, wobei die vorbestimmten dritten Zeitintervalle länger sind als die vorbestimmten ersten Zeitintervalle.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erfassen der Last des Fahrzeugs (10) in den dritten Zeitintervallen erfolgt, wenn eine Fahrbewegung des Fahrzeugs (10) ermittelt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Erfassen der Last des Fahrzeugs (10) in den ersten Zeitintervallen erfolgt, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle überschreitet, und das Erfassen der Last des Fahrzeugs (10) in den zweiten Zeitintervallen erfolgt, wenn die ermittelte Laständerung die vorbestimmte Laständerungsschwelle unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Erfassen der Last mit zumindest einem Dehnungsmessstreifen erfolgt, der dazu ausgebildet ist, die Last des Fahrzeugs (10) zu erfassen.