DE102020214746A1 - Determining the payload of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugmasse mittels eines Beschleunigungssensors. Dazu wird erfindungsgemäß ein erster Beschleunigungssensor (3) in einem ersten Abstand zu einem Antriebsmotor (2) als Vibrationsquelle des Fahrzeugs (1) angeordnet und ein zweiter Beschleunigungssensor (4) in einem zweiten, größeren Abstand zum Antriebsmotor (2) des Fahrzeugs (1) angeordnet, wobei mittels einer Korrelationsfunktion die Korrelation zwischen den Messsignalen des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors (3, 4) berechnet wird und basierend auf der Korrelation die aktuelle Fahrzeugmasse bestimmt wird.The invention relates to a method for determining a vehicle mass using an acceleration sensor. According to the invention, a first acceleration sensor (3) is arranged at a first distance from a drive motor (2) as the vibration source of the vehicle (1) and a second acceleration sensor (4) at a second, greater distance from the drive motor (2) of the vehicle (1). arranged, wherein the correlation between the measurement signals of the first and the second acceleration sensor (3, 4) is calculated by means of a correlation function and the current vehicle mass is determined based on the correlation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugmasse, insbesondere der Zuladung, mittels eines Beschleunigungssensors.The invention relates to a method for determining a vehicle mass, in particular the payload, using an acceleration sensor.
Die Fahrzeugmasse eines Kraftfahrzeugs variiert sehr stark mit der Zuladung, insbesondere mit der Anzahl der beförderten Passagiere. Da diese Größe jedoch einen entscheidenden Einfluss auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs hat, ist diese Größe von entscheidender Bedeutung für automatische Assistenz- und Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise eine Stabilitätsregelung durch fahrerunabhängige, radindividuelle Bremseingriffe kann durch eine genaue Kenntnis der Fahrzeugmasse entscheidend verbessert werden.The vehicle mass of a motor vehicle varies greatly with the payload, in particular with the number of passengers carried. However, since this variable has a decisive influence on the driving behavior of the motor vehicle, this variable is of decisive importance for the motor vehicle's automatic assistance and safety systems. For example, stability control through driver-independent, wheel-specific braking interventions can be decisively improved through precise knowledge of the vehicle mass.
Zwar existieren eine Vielzahl von Sensoren, die es ermöglichen die Fahrzeugmasse mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, jedoch sind solche Chassispositionssensoren sehr kostspielig und finden daher nur in der Oberklasse von Kraftfahrzeugen Anwendung. Auch Luftfederungen, welche ebenfalls genutzt werden könnten, um die Fahrzeugmasse zu bestimmen, werden aus Kostengründen nur in der Oberklasse eingesetzt.Although there are a large number of sensors which make it possible to determine the vehicle mass with a high level of accuracy, such chassis position sensors are very expensive and are therefore only used in the luxury class of motor vehicles. Air suspension, which could also be used to determine the vehicle mass, is only used in the luxury class for cost reasons.
Aus der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bestimmung der Fahrzeugmasse zu ermöglichen, welche kostengünstig in Kraftfahrzeugen umgesetzt werden kann.It is therefore the object of the invention to enable the vehicle mass to be determined which can be implemented cost-effectively in motor vehicles.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster Beschleunigungssensor in einem ersten Abstand zu einem Antriebsmotor angeordnet ist. Der Antriebsmotor wird als Vibrationsquelle des Fahrzeugs genutzt. The object is achieved by a method according to
Ein zweiter Beschleunigungssensor ist in einem zweiten, größeren Abstand zum Antriebsmotor des Fahrzeugs angeordnet, wobei mittels einer Korrelationsfunktion die Korrelation zwischen den Messsignalen des ersten und des zweiten Sensors berechnet wird und basierend auf der Korrelation die aktuelle Fahrzeugmasse bestimmt wird. Eine Vibration in der Nähe einer Vibrationsquelle detektiert im Wesentlichen die Vibration dieser Vibrationsquelle, welche als Anregung einer Vibration des gesamten Fahrzeugs angesehen werden kann. Ein zweiter Sensor im Zentrum des Fahrzeugs detektiert dann im Wesentlichen die Antwort des gesamten Fahrzeugs auf diese Anregung. Diese Antwort hängt stark von der schwingenden, insbesondere der zwischenliegenden Masse ab. Je größer die Masse, desto größer ist die Dämpfung der Vibration und desto geringer ist die Korrelation der beiden Messsignale. Durch die Verwendung der Korrelationsfunktion zur Bestimmung der Korrelation ist es möglich, mit besonders geringer Rechenleistung den Zusammenhang der beiden Messsignale zu bestimmen. Damit ist eine Umsetzung des Verfahrens auch in bestehenden Fahrzeugsystemen mit begrenzter Rechenleistung möglich.A second acceleration sensor is arranged at a second, greater distance from the drive engine of the vehicle, the correlation between the measurement signals of the first and second sensors being calculated using a correlation function and the current vehicle mass being determined based on the correlation. A vibration in the vicinity of a vibration source essentially detects the vibration of this vibration source, which can be regarded as excitation of a vibration of the entire vehicle. A second sensor in the center of the vehicle then essentially detects the response of the entire vehicle to this excitation. This answer depends strongly on the oscillating mass, especially the mass in between. The larger the mass, the greater the damping of the vibration and the lower the correlation between the two measurement signals. By using the correlation function to determine the correlation, it is possible to determine the connection between the two measurement signals with particularly little computing power. This means that the method can also be implemented in existing vehicle systems with limited computing power.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Sensor auf einem Motorträger oder am Motorgehäuse des Antriebsmotors montiert. Insbesondere wird als erster Sensor ein Motorvibrationssensor verwendet. Dadurch kann der Sensor besonders genau das anregende Signal, nämlich die Vibrationen des Antriebsmotors bestimmen.In a preferred embodiment of the invention, the first sensor is mounted on a motor mount or on the motor housing of the drive motor. In particular, an engine vibration sensor is used as the first sensor. As a result, the sensor can determine the exciting signal, namely the vibrations of the drive motor, particularly precisely.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Sensor im Zentrum des Fahrzeugs angeordnet, insbesondere mit einem Abstand zum Fahrzeugrand von zumindest 20% der Breite des Fahrzeugs an die seitlichen Fahrzeugränder und 20% der Länge des Fahrzeugs an das vordere und hintere Ende des Fahrzeugs. Der Beschleunigungssensor nimmt daher die Vibration des gesamten Fahrzeugs auf, wodurch unabhängig von der Position der Zuladungen eine genaue Bestimmung der Fahrzeugmasse möglich wird.In a further preferred embodiment of the invention, the second sensor is arranged in the center of the vehicle, in particular at a distance from the edge of the vehicle of at least 20% of the width of the vehicle at the side vehicle edges and 20% of the length of the vehicle at the front and rear end of the vehicle . The acceleration sensor therefore records the vibration of the entire vehicle, which means that the vehicle mass can be determined precisely, regardless of the position of the payload.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Sensor ein Beschleunigungssensor eines Airbagsteuergeräts des Fahrzeugs und im Gehäuse des Airbagsteuergeräts angeordnet oder als Satellitengerät ausgebildet. Sowohl Position als auch Genauigkeit des Airbagsensors eignen sich hervorragend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In a further preferred embodiment of the invention, the second sensor is an acceleration sensor of an airbag control device of the vehicle and is arranged in the housing of the airbag control device or is designed as a satellite device. Both the position and the accuracy of the airbag sensor are excellently suited for carrying out the method according to the invention.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Messsignale des ersten und des zweiten Sensors für eine vorbestimmte Zeitspanne aufgenommen und die so bestimmten Messreihen für die Berechnung der Korrelation herangezogen.In a further preferred embodiment of the invention, the measurement signals of the first and second sensors are recorded for a predetermined period of time and the measurement series determined in this way are used to calculate the correlation.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Zeitspanne eine Dauer größer als eine Sekunde bevorzugt zwischen fünf und zwanzig Sekunden. Damit kann eine besonders genaue und damit aussagekräftige Bestimmung der Korrelation vorgenommen werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the period of time has a duration greater than one second, preferably between five and twenty seconds. A particularly precise and therefore meaningful determination of the correlation can thus be undertaken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mittels der Korrelationsfunktion die maximale Korrelation ermittelt und für die Bestimmung der Fahrzeugmasse herangezogen. Dies erlaubt eine besonders einfache Auswertung der Korrelation und eine einfache Zuordnung einer Fahrzeugmasse.In a further preferred embodiment of the invention, the maximum correlation is determined using the correlation function and used to determine the vehicle mass. This allows a particularly simple evaluation of the correlation and a simple assignment of a vehicle mass.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mittels der Korrelationsfunktion die maximale Zeitdifferenz der Korrelation ermittelt wird und für die Verifizierung der Vibrationsquelle verwendet. Somit kann ausgeschlossen werden, dass weitere externe Vibrationsquellen das Messergebnis verfälschen.In a further preferred embodiment of the invention, the maximum time difference of the correlation is determined by means of the correlation function and is used to verify the vibration source. It can thus be ruled out that further external vibration sources falsify the measurement result.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrzeugmasse aus einem Vergleich der bestimmten Korrelation mit zugehörigen Referenzwerten der Korrelation für verschiedene Fahrzeugmassen ermittelt. Durch die Verwendung von Referenzwerten kann besonders einfach, dass fahrzeugspezifische Verhalten mit in die Bestimmung der Fahrzeugmasse integriert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the vehicle mass is determined from a comparison of the determined correlation with associated reference values of the correlation for different vehicle masses. The use of reference values makes it particularly easy for vehicle-specific behavior to be integrated into the determination of the vehicle mass.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine geringere Fahrzeugmasse angenommen, wenn eine größere Korrelation festgestellt wird. In a further preferred embodiment of the invention, a lower vehicle mass is assumed if a greater correlation is established.
Dieses Verhalten ergibt sich aus der größeren Dämpfung. Wird dieser Zusammenhang bei der Berechnung verwendet, kann besonders einfach eine Interpolation zwischen zwei Referenzwerte durchgeführt werden.This behavior results from the greater damping. If this relationship is used in the calculation, an interpolation between two reference values can be carried out particularly easily.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Messungen durchgeführt, während der Antriebsmotor im Leerlauf ist. Alternativ kann kurzzeitig eine vorbestimmte Drehzahl eingestellt werden. Beispielsweise kann für die Messdauer der Antriebsmotor des Fahrzeugs auf eine Resonanzfrequenz des Fahrzeugs oder ein geradzahliges Vielfaches der Resonanzfrequenz eingestellt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the measurements are carried out while the drive motor is idling. Alternatively, a predetermined speed can be set for a short time. For example, the drive motor of the vehicle can be set to a resonant frequency of the vehicle or an even multiple of the resonant frequency for the duration of the measurement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bestimmte aktuelle Fahrzeugmasse für eine Abschätzung der Passagieranzahl genutzt. Diese Information kann für eine Vielzahl weiterer Fahrzeugsysteme verwendet werden.In a further preferred embodiment of the invention, the determined current vehicle mass is used to estimate the number of passengers. This information can be used for a variety of other vehicle systems.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, welches die Messsignale von zumindest zwei Beschleunigungssensoren empfängt und dazu eingerichtet ist, eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen.The object is also achieved by a control unit of a motor vehicle, which receives the measurement signals from at least two acceleration sensors and is set up to carry out one of the methods described above.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts ist dieses dazu eingerichtet, eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs zu steuern. Es handelt sich somit um ein Bremsensteuergerät. Die ermittelte Fahrzeugmasse wird bei der Bremssteuerung und/oder Stabilitätsregelungen genutzt.In a further preferred embodiment of the control unit according to the invention, this is set up to control a brake system of a motor vehicle. It is therefore a brake control unit. The determined vehicle mass is used for brake control and/or stability control.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
-
1 zeigt ein Kraftfahrzeug, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, -
2 zeigt einen Graphen mit der berechneten Korrelation einer ersten Messung, -
3 zeigt einen Graphen mit der berechneten Korrelation einer zweiten Messung, -
4 zeigt einen Graphen mit der berechneten Korrelation einer dritten Messung;
-
1 shows a motor vehicle with which the method according to the invention can be carried out, -
2 shows a graph with the calculated correlation of a first measurement, -
3 shows a graph with the calculated correlation of a second measurement, -
4 shows a graph with the calculated correlation of a third measurement;
In
Erfindungsgemäß ist eine Recheneinheit 5 vorgesehen, die die Messdaten des ersten Beschleunigungssensors 3 und des zweiten Beschleunigungssensors 4 empfängt und mittels einer Korrelationsfunktion die Korrelation zwischen den beiden Messsignalen bestimmt. Als Korrelationsfunktion kann die Kreuzkorrelation verwendet werden. Diese ist definiert durch
Deren Umsetzung für diskrete Werte ist beispielsweise gegeben durch
In
Somit kann über die Bestimmung der maximalen Korrelation auf einfache Weise die Fahrzeugmasse ermittelt werden ohne rechenaufwändige FFT (Fast Fourier Transform) Berechnungen durchführen zu müssen.Thus, by determining the maximum correlation, the vehicle mass can be determined in a simple manner without having to carry out complex FFT (Fast Fourier Transform) calculations.
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- Antriebsmotordrive motor
- 33
- Erster BeschleunigungssensorFirst accelerometer
- 44
- Zweiter BeschleunigungssensorSecond accelerometer
- 55
- Recheneinheitunit of account
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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