DE102021208475A1

DE102021208475A1 - Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021208475A1
Application number: DE102021208475.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Schindler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-02-09
Also published as: FR3126047A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, umfassend die Schritte
- Messen einer Beschleunigung des Fahrzeugs entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors für eine vorgebbare Zeitspanne,
- Analysieren der gemessenen Beschleunigungen in der Zeitspanne hinsichtlich von Mustern im zeitlichen Verlauf der gemessenen Beschleunigungen,
- Identifizieren zumindest eines sich wiederholenden Musters im zeitlichen Verlauf
- Bestimmen der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters, und
- Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse des Fahrzeugs.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, insbesondere in Form eines Mikroprozessors oder dergleichen.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein einspuriges Fahrzeug, vorzugsweise ein Fahrrad, umfassend einen Beschleunigungssensor.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige einspurige Fahrzeuge anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf einspurige Fahrzeuge in Form von Pedelecs beschrieben.
Pedelecs ermöglichen eine Fahrunterstützung für den Fahrer, üblicherweise bis zu einer Maximalgeschwindigkeit des Pedelecs. In bekannter Weise kann die Fahrgeschwindigkeit des Pedelecs mittels eines Reed-Sensors erfasst werden, der am Rahmen des Pedelecs angeordnet ist und der einen Magneten, der an einem Rad des Pedelecs angeordnet ist, bei jedem Umlauf detektiert. Anhand des Radumfangs und dem zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Pulse kann die Geschwindigkeit des Fahrrads ermittelt werden.
Aus der DE 103 54 944 A1 ist ein Verfahren zur Messung einer Geschwindigkeit bekannt, bei dem das Überfahren einer Bodenunebenheit an zwei Achsen detektiert und anhand des Zeitabstands der Detektionen die Geschwindigkeit ermittelt wird. Die Bodenunebenheiten können mithilfe eines Beschleunigungssensors erfasst werden.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, bereit, umfassend die Schritte

- Messen einer Beschleunigung des Fahrzeugs entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors für eine vorgebbare Zeitspanne,
- Analysieren der gemessenen Beschleunigungen in der Zeitspanne hinsichtlich von Mustern im zeitlichen Verlauf der gemessenen Beschleunigungen,
- Identifizieren zumindest eines sich wiederholenden Musters im zeitlichen Verlauf,
- Bestimmen der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters
- Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse des Fahrzeugs, und
- Vergleichen der bestimmten Geschwindigkeit zur Plausibilisierung einer anderen bereitgestellten Geschwindigkeit mit der anderen bereitgestellten Geschwindigkeit für das Fahrzeug.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, insbesondere in Form eines Mikroprozessors oder dergleichen, bereit, welche ausgebildet ist zum

- Empfangen von gemessenen Beschleunigungen des Fahrzeugs entlang zumindest einer Raumrichtung für eine vorgebbare Zeitspanne von zumindest einem Beschleunigungssensor,
- Analysieren der empfangenen Beschleunigungen in der Zeitspanne hinsichtlich von Mustern im zeitlichen Verlauf der gemessenen Beschleunigungen,
- Identifizieren zumindest eines sich wiederholenden Musters im zeitlichen Verlauf,
- Bestimmen der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters,
- Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse des Fahrzeugs, und
- Vergleichen der bestimmten Geschwindigkeit zur Plausibilisierung einer anderen bereitgestellten Geschwindigkeit mit der anderen bereitgestellten Geschwindigkeit für das Fahrzeug.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein einspuriges Fahrzeug, vorzugsweise Fahrrad umfassend einen Beschleunigungssensor und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bereit, die mit dem Beschleunigungssensor verbunden ist.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf einfache und kostengünstige Weise die Geschwindigkeit des Fahrrads unabhängig von rotierenden Elementen ermittelt werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteilte und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die vorgebbare Zeitspanne entsprechend einer früheren Geschwindigkeit angepasst. Dies ermöglicht eine effiziente Festlegung der Zeitspanne in Abhängigkeit der Geschwindigkeit. So kann beispielsweise die Zeitspanne bei höherer Geschwindigkeit kleiner sein als bei niedrigerer Geschwindigkeit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird in der vorgebbaren Zeitspanne die Beschleunigung zumindest periodisch, insbesondere kontinuierlich, gemessen. Vorteil hiervon ist, dass Speicherressourcen gespart werden, wenn lediglich periodisch in der Zeitspanne die Beschleunigung ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren regelmäßig, insbesondere periodisch, vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Damit kann während des Betriebs des Fahrzeugs auf zuverlässige Weise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads, ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden der Schritt des Messens einer Beschleunigung des Fahrzeugs entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors für eine vorgebbare Zeitspanne und die nachfolgenden Schritte erst dann durchgeführt, wenn ein vorgebbarer Schwellwert, insbesondere ein Schwellwert für eine gemessene Beschleunigung überschritten wird. Vorteil hiervon ist, dass Speicherressourcen gespart werden, wenn lediglich oberhalb eines bestimmten Schwellwerts die Beschleunigungen aufgezeichnet und analysiert werden. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit der Ermittlung der Geschwindigkeit erhöht, da lediglich starke und damit für die Erkennung von Mustern aussagekräftige Beschleunigungen aufgezeichnet und analysiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Messung der Beschleunigung innerhalb des vorgebbaren Zeitfensters mit einer Abtastrate von mindestens 1 kHz, insbesondere mehr als 5 kHz, vorzugsweise zwischen 10-20 kHz. Dies ermöglicht eine ausreichende Anzahl von Beschleunigungswerten für eine Mustererkennung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Analysieren und/oder das Identifizieren anhand vorgebbarer, insbesondere vorab aufgezeichneter Muster. Damit kann die Zuverlässigkeit der Analyse und der Identifikation von Mustern noch verbessert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigt

1 in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 in schematischer Form ein Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 in schematischer Form eine Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Fahrrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Beschleunigung-Zeit-Diagramm bei einer Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 sind Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, gezeigt.
Das Verfahren umfasst dabei die Schritte

- Messen S1 einer Beschleunigung des Fahrzeugs entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors für eine vorgebbare Zeitspanne,
- Analysieren S2 der gemessenen Beschleunigungen in der Zeitspanne hinsichtlich von Mustern im zeitlichen Verlauf der gemessenen Beschleunigungen,
- Identifizieren S3 zumindest eines sich wiederholenden Muster im zeitlichen Verlauf,
- Bestimmen S4 der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters,
- Bestimmen S5 der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse des Fahrzeugs, und
- Vergleichen S6 der bestimmten Geschwindigkeit zur Plausibilisierung einer anderen bereitgestellten Geschwindigkeit mit der anderen bereitgestellten Geschwindigkeit für das Fahrzeug.

2 zeigt in schematischer Form ein Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 3 zeigt in schematischer Form eine Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Fahrrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 2 ist ein einspuriges Fahrzeug in Form eines Fahrrads 1 gezeigt, welches an seinem Rahmen 4 einen Beschleunigungssensor 2 und eine Vorrichtung 3 aufweist, die mit dem Beschleunigungssensor 2 verbunden ist. Das Fahrrad 1 weist eine Vorderachse 4a und eine Hinterachse 4b auf, die in einem Abstand 15 zueinander angeordnet sind.
Die Vorrichtung 3 ist dabei ausgebildet zum Durchführen der folgenden Schritte:

- Empfangen T1 von gemessenen Beschleunigungen des Fahrrads 1 entlang zumindest einer Raumrichtung für eine vorgebbare Zeitspanne von zumindest einem Beschleunigungssensors 2,
- Analysieren T2 der empfangenen Beschleunigungen in der Zeitspanne hinsichtlich von Mustern im zeitlichen Verlauf der gemessenen Beschleunigungen,
- Identifizieren T3 zumindest eines sich wiederholenden Muster im zeitlichen Verlauf,
- Bestimmen T4 der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters,
- Bestimmen T5 der Geschwindigkeit des Fahrrads 1 anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand 15 zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse 4a, 4b des Fahrrads 1, und
- Vergleichen T6 der bestimmten Geschwindigkeit zur Plausibilisierung einer anderen bereitgestellten Geschwindigkeit mit der anderen bereitgestellten Geschwindigkeit für das Fahrrad.

4 zeigt ein Beschleunigung-Zeit-Diagramm bei einer Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 4 ist ein Diagramm gezeigt, wobei die Beschleunigung 5 über der Zeit 6 in einem Zeitfenster mit Start- und Endzeitpunkt 7,8 aufgetragen ist. Der entsprechende zeitliche Verlauf 14 weist nun zwei Muster oder Signaturen M1, M2 auf, deren zeitlicher Verlauf gleich oder zumindest ähnlich ist. Die Muster M1, M2 treten dabei in Intervallen der Größe 10,11 auf. Hierbei kann der jeweilige Mittelpunkt 10a, 10b der Intervalle 10, 11 herangezogen werden, um den zeitlichen Abstand 16 zwischen den beiden Mustern M1, M2 zu bestimmen. Mittels des zeitlichen Abstands 16 und dem Achsabstand 15 kann die Geschwindigkeit v anhand von v=Achsabstand/zeitlicher Abstand ermittelt werden. Die Mustererkennung kann mittels bekannter Methoden erfolgen, beispielsweise indem die jeweiligen Absolutwerte der Beschleunigung und/oder die Steigungen innerhalb einer Zeitspanne innerhalb einer vorgegebenen Spanne liegen.
Zusammenfassend weist die vorliegende Erfindung zumindest eines der folgenden Merkmale auf und/oder stellt die folgenden Vorteile bereit:

- Einfache, kostengünstige Implementierung bzw. Durchführung,
- Zuverlässige Ermittlung der Geschwindigkeit
- Ermittlung der Geschwindigkeit ohne rotierende Teile möglich.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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 10354944 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads (1), insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, umfassend die Schritte - Messen (S1) einer Beschleunigung (14) des Fahrzeugs (1) entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors (2) für eine vorgebbare Zeitspanne (7, 8), - Analysieren (S2) der gemessenen Beschleunigungen in der Zeitspanne (7, 8) hinsichtlich von Mustern (M1, M2) im zeitlichen Verlauf (14) der gemessenen Beschleunigungen, - Identifizieren (S3) zumindest eines sich wiederholenden Musters (M1, M2) im zeitlichen Verlauf (14) - Bestimmen (S4) der Zeitdifferenz (16) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters (M1, M2), - Bestimmen (S5) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) anhand der bestimmten Zeitdifferenz (16) und einem vorgegebenen Achsabstand (15) zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse (4a, 4b) des Fahrzeugs (1), und - Vergleichen (S6) der bestimmten Geschwindigkeit zur Plausibilisierung einer anderen bereitgestellten Geschwindigkeit mit der anderen bereitgestellten Geschwindigkeit für das Fahrzeug (1).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die vorgebbare Zeitspanne (7, 8) entsprechend einer früheren Geschwindigkeit angepasst wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei in der vorgebbaren Zeitspanne (7, 8) die Beschleunigung zumindest periodisch, insbesondere kontinuierlich gemessen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Verfahren regelmäßig, insbesondere periodisch, vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei der Schritt (S1) des Messens einer Beschleunigung des Fahrzeugs (1) entlang zumindest einer Raumrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungssensors (2) für eine vorgebbare Zeitspanne (7, 8) und die nachfolgenden Schritte erst dann durchgeführt werden, wenn ein vorgebbarer Schwellwert, insbesondere ein Schwellwert für eine gemessene Beschleunigung überschritten wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei die Messung der Beschleunigung innerhalb des vorgebbaren Zeitfensters (7, 8) mit einer Abtastrate von mindestens 1 kHz, insbesondere mehr als 5 kHz, vorzugsweise zwischen 10-20 kHz erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei das Analysieren (S2) und/oder das Identifizieren (S3) anhand vorgebbarer, insbesondere vorab aufgezeichneter Muster erfolgt.
Vorrichtung (3) zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads (1), insbesondere eines Pedelecs oder eBikes, insbesondere in Form eines Mikroprozessors oder dergleichen, welche ausgebildet ist zum - Empfangen (T1) von gemessenen Beschleunigungen des Fahrzeugs (1) entlang zumindest einer Raumrichtung für eine vorgebbare Zeitspanne (7, 8) von zumindest einem Beschleunigungssensor (2), - Analysieren (T2) der empfangenen Beschleunigungen in der Zeitspanne (7, 8) hinsichtlich von Mustern (M1, M2) im zeitlichen Verlauf (14) der gemessenen Beschleunigungen, - Identifizieren (T3) zumindest eines sich wiederholenden Musters (M1, M2) im zeitlichen Verlauf (14), - Bestimmen (T4) der Zeitdifferenz (16) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verläufen eines Musters (M1, M2), - Bestimmen (T5) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) anhand der bestimmten Zeitdifferenz und einem vorgegebenen Achsabstand (15) zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse (4a, 4b) des Fahrzeugs (1).
Einspuriges Fahrzeug (1), vorzugsweise Fahrrad (1), umfassend einen Beschleunigungssensor (2) und eine Vorrichtung (3) gemäß Anspruch 8, die mit dem Beschleunigungssensor (2) verbunden ist.