DE102022210588A1

DE102022210588A1 - Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Impulssignals bei einer Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022210588A1
Application number: DE102022210588.5A
Authority: DE
Inventors: Joseph Reck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-04-11
Also published as: WO2024074535A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Impulssignals bei einer Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike, wobei das Fahrzeug einen pulsbasierten Geschwindigkeitssensor an einem Rad aufweist, umfassend die Schritte:- Detektieren eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors,- Bestimmen einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals,- Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und- Ermitteln eines Typs des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Impulssignals bei einer Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike.
Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike, mit einem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor an einem Rad, wobei das Fahrzeug zum Ermitteln von fehlerhaften Impulssignalen bei einer Geschwindigkeitsmessung des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Obwohl allgemein auf Fahrzeuge anwendbar, wird die Erfindung anhand von eBikes beschrieben.
Stand der Technik
Bei Fahrzeugen, insbesondere bei einspurigen Fahrzeugen wie eBikes, ist es bekannt geworden, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines Magnetfeldsensors zu messen. Hierfür wird am Hinterrad ein Permanentmagnet befestigt. Beim Fahren dreht sich das Rad, sodass der Magnet in regelmäßigen Abständen an dem Magnetfeldsensor am Fahrrad vorbeirotiert. Dieser kann den Vorbeilauf detektieren und ein Pulssignal ausgeben. Aus dem Radumfang und dem zeitlichen Versatz zweier Impulse kann dann die Geschwindigkeit des eBikes berechnet werden.
Bei einer Fahrt können magnetische Einflüsse von Eisenbrücken, Strommasten oder einer elektrischen Antriebseinheit am Fahrrad die Detektionseinrichtung stören, so dass zusätzliche falsche Impulse gemessen werden, beziehungsweise korrekte oder valide Impulse nicht detektiert werden. Hierdurch könnte durch den Geschwindigkeitssensor eine falsche Geschwindigkeit gemessen werden.
insbesondere eBikes benötigen jedoch einen dauerhaft genauen Geschwindigkeitssensor,
da die Antriebsunterstützung des eBikes abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit sein.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Impulssignals bei einer Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs bereit, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike, wobei das Fahrzeug einen pulsbasierten Geschwindigkeitssensor an einem Rad aufweist, umfassend die Schritte:

- Detektieren eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors,
- Bestimmen einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals,
- Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und
- Ermitteln eines Typs des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug bereit, insbesondere einspuriges Fahrzeugs wie ein eBike, mit einem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor an einem Rad, wobei das Fahrzeug zum Ermitteln von fehlerhaften Impulssignalen bei einer Geschwindigkeitsmessung des Fahrzeugs ausgebildet ist, umfassend:

- eine Detektionseinheit, ausgebildet zum Detektieren eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors,
- eine Bestimmungseinrichtung, ausgebildet zum Bestimmen einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals,
- eine erste Ermittlungseinheit, ausgebildet zum Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und
- eine zweite Ermittlungseinheit, ausgebildet zum Ermitteln eines Typs des fehlerhaften dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf einfache Weise erkannt werden kann, ob ein Impulssignal fehlerhaft ist. Ein fehlerhaftes Impulssignal ist insbesondere ein verspätetes oder verfrühtes Impulssignal oder ein fehlendes oder zusätzliches Impulssignal. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Typ des fehlerhaften Impulssignals ermittelt werden kann, beispielsweise ein zu frühes Impulssignal oder ein fehlendes Impulssignal.
Der Begriff „Typ“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen vorzugsweise in der Beschreibung, auf eine Kategorie des Impulssignals, die die Ursache für das fehlerhafte Impulssignal beschreibt. Beispielsweise könnte ein Typ ein verfrühtes Impulssignal bedingt durch eine reale Beschleunigung sein, oder ein Impulssignal bedingt durch einen zusätzlichen Impuls.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeug einen weiteren Geschwindigkeitssensor auf, mit dem eine Ersatzgeschwindigkeit ermittelt wird. Der weitere Geschwindigkeitssensor kann beispielsweise anhand von Beschleunigungen des Fahrzeugs die aktuelle Geschwindigkeit schätzen oder anhand eines GPS-Systems die aktuelle Geschwindigkeit messen. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Geschwindigkeit redundant gemessen werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Geschwindigkeitsmessung die Ersatzgeschwindigkeit genutzt, wenn ermittelt wird, dass das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist. Wenn ermittelt wird, dass ein Impulssignal zu früh oder zu spät erfolgt ist, bedeutet dies, dass das Fahrzeug möglicherweise eine andere Geschwindigkeit aufweist, als die durch den pulsbasierten Geschwindigkeitssensor gemessene Geschwindigkeit. In diesem Fall wird auf die Ersatzgeschwindigkeit gewechselt um die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung zu verbessern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Zeitraum, in dem die Ersatzgeschwindigkeit zur Geschwindigkeitsmessung genutzt wird, anhand des ermittelten Typs des Impulssignals bestimmt. Je nach unterschiedlichem Typ des Impulssignals wird durch den pulsbasierten Geschwindigkeitssensor eine unterschiedlich lange Zeit ein falsches Geschwindigkeitssignal gemessen. Beispielsweise misst der pulsbasierte Geschwindigkeitssensor bei einem fehlenden Impuls nach zwei darauffolgenden Impulsen wieder die korrekte Geschwindigkeit. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Ersatzgeschwindigkeit lediglich kurzzeitig verwendet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Bestimmen der Differenzen, wenn anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors zwei Impulssignale, vorzugsweise fünf Impulssignale, insbesondere zehn Impulssignale detektiert werden, die zu einer minimalen Geschwindigkeit von 5 km/h, vorzugsweise 10 km/h, insbesondere 20 km/h korrespondieren. Die Ermittlung, ob ein Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, kann bei geringen Geschwindigkeiten und/oder wenn das Fahrzeug startet ungenau sein. Deswegen kann eine minimale Geschwindigkeit definiert werden, ab der zu frühe oder zu späte Impulssignale ermittelt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass ein Impulssignal fälschlicherweise als zu früh oder zu spät ermittelt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, wenn die betragsmäßige Differenz der ersten und zweiten Differenz kleiner als ein dritter Schwellwert ist. Zur Bestimmung von zu frühen oder zu späten Impulssignalen kann gefordert werden, dass die bisherige Geschwindigkeit annähernd konstant ist, da sich bei starken Beschleunigungen der Abstand der Impulssignale verändert. Wenn die Differenzen der Zeitpunkte fortlaufender Impulssignale hinreichend klein sind, ist die Beschleunigung gering und somit die Geschwindigkeit annähernd konstant. Ein Vorteil hiervon ist, dass starke Beschleunigungen das Ermitteln von zu frühen oder zu späten Impulssignalen nicht verfälschen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Bestimmen der Differenzen gestoppt, wenn anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors zwei valide Impulssignale, vorzugsweise fünf valide Impulssignale, insbesondere zehn valide Impulssignale detektiert werden, die zu einer maximalen Geschwindigkeit von 20 km/h, vorzugsweise 10 km/h, insbesondere 5 km/h korrespondieren. Ein valides Impulssignal ist ein Impulssignal das weder zu früh noch zu spät detektiert wird und auch kein zusätzliches oder fehlendes Impulssignal ist. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter die maximale Geschwindigkeit fällt, kann das Bestimmen der Differenzen eingestellt werden, da die Genauigkeit des Verfahrens bei geringen Geschwindigkeiten sinkt. Wenn jedoch fehlende Impulssignale detektiert werden, die ermittelte Geschwindigkeit also geringer als die tatsächliche Geschwindigkeit sein könnte, kann das Bestimmen der Differenzen dennoch erfolgen. Ein Vorteil hiervon ist, dass zu frühe oder zu späte Impulssignale genauer bestimmt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Bestimmen der Differenzen gestoppt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen vorliegt:

- die Ersatzgeschwindigkeit ist unterhalb eines dritten Schwellwerts,
- das Rad des Fahrzeugs befindet sich im Stillstand,
- es werden für einen bestimmten Zeitraum keine Impulssignale des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors detektiert.

Da die Genauigkeit des Verfahrens bei geringen Geschwindigkeiten geringer sein kann, kann das Bestimmen der Differenzen bei niedrigen Geschwindigkeiten gestoppt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass das zu frühe oder zu späte Impulssignal genauer bestimmt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der zumindest erste und/oder zweite Schwellwert abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs festgelegt. Ein Vorteil hiervon ist, dass zu frühe oder zu späte Impulssignale in einem breiten Geschwindigkeitsbereich zuverlässig erkannt werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung.
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 vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigt in schematischer Form

1 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a-g Verläufe der Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
4 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

1 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In einem ersten Schritt S1 werden mittels eines pulsbasierten Geschwindigkeitssensors an einem Rad eines Fahrzeugs Impulssignale detektiert. Die Impulssignale korrespondieren zu einem Magneten an dem Rad des Fahrzeugs, der an dem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor vorbeirotiert.
In einem weiteren Schritt S2 wird eine erste Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, eine zweite Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und eine dritte Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals bestimmt.
In einem weiteren Schritt S3 wird ermittelt, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert. Dieser Schritt kann dann erfolgen, wenn das Fahrzeug eine bestimmte minimale Geschwindigkeit aufweist und die Geschwindigkeit annähernd konstant ist. Eine annähernd konstante Geschwindigkeit kann angenommen werden, wenn die folgende Gleichung gilt: $Δ t_{k} \cdot (1 - p) < Δ t_{k - 1} < Δ t_{k} \cdot (1 + p)$
Dabei ist:

Δt_k: Zweite Differenez: Differenz der Zeitpunkte des dritten und zweiten Impulssignals
Δt_k-1: Erste Differenz: Differenz der Zeitpunkte des zweiten und ersten Impulssignals p: erlaubte Abweichung, beispielsweise 0,1

Wenn folglich die erste Differenz in einem Toleranzintervall mit erlaubter prozentualer Abweichung um die zweite Differenz liegt, sind die Impulssignale in regelmäßigen Abständen erkannt worden und die Geschwindigkeit innerhalb der drei Impulssignale ist annähernd konstant.
In diesem Fall kann anhand der Differenzen bestimmt werden, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erfolgt ist, anhand der folgenden Gleichung: $Z u f r \ddot{u} h : Δ t_{k - 1} > Δ t_{k} \cdot (1 + p_{+})$
$Z u s p \ddot{a} t : Δ t_{k - 1} < Δ t_{k} \cdot (1 + p_{+})$
Dabei ist:

p_-, p₊: erlaubte Abweichung, beispielsweise 0,1

Wenn die erste Differenz größer als die zweite Differenz ist, ist das dritte Impulssignal früher als erwartet erkannt worden, da bei einer annähernd konstanten Geschwindigkeit erwartet wird, dass die zweite und die erste Differenz annähernd gleich sind. Analog ist das dritte Impulssignal zu spät erkannt worden, wenn die erste Differenz geringer als die zweite Differenz ist.
Wenn gemäß Schritt S3 ein Impulssignal ermittelt worden ist, das zu früh oder zu spät erkannt worden ist, kann in einem weiteren Schritt S4 der Typ des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert ermittelt werden. Die möglichen Fälle sind:

A: Reale Beschleunigung
B: Reale Verzögerung
C: Impulssignal tatsächlich zu früh erkannt
D: Impulssignal tatsächlich zu spät erkannt
E: Zusätzliches - falsches - Impulssignal erkannt
F: Impulssignal fälschlicherweise nicht erkannt

Wenn das dritte Impulssignal zu früh erkannt worden ist, sind die Fälle A, C und E als Typ möglich. Wenn das dritte Impulssignal tatsächlich zu früh erkannt worden ist, ist der Abstand zum vierten Impulssignal größer als erwartet. Insbesondere kann die erste Differenz um denselben Faktor größer sein als erwartet, wie die dritte Differenz kleiner als erwartet ist. Somit kann Fall C erkannt werden, wenn gilt: $Δ t_{k - 1} \cdot (1 + p_{+}) < Δ t_{k + 1}$
Dabei ist:

Δt_k+1: dritte Differenz: Differenz der Zeitpunkte des vierten und dritten Impulssignals

Zusätzlich kann noch das Verhältnis überprüft werden. Bei konstanter Geschwindigkeit und verschobenem Pulse gilt Δt_(k-1)·2= Δt_k+Δt_(k+1). Es ergibt sich die Bedingung mit zusätzlicher Toleranz: $Δ t_{k - 1} \cdot 2 \cdot (1 - p_{s h i f t}) < Δ t_{k} + Δ t_{k + 1} < Δ t_{k - 1} \cdot 2 \cdot (1 + p_{s h i f t})$
wobei p_shift die zulässige Abweichung in Prozent ist, beispielsweise 0.1 = 10%. Möglich ist hier auch eine geschwindigkeitsabhängige Parametrierung.
Wenn jedoch ein zusätzliches - inkorrektes - Impulssignal erkannt worden ist, ist auch die dritte Differenz kleiner als erwartet, da das zusätzliche Impulssignal zwischen zwei regulären Impulsen erkannt wird. Entsprechend müsste die gesamte Zeit zwischen den beiden regulären Impulsen, also die Summe aus der zweiten und der dritten Differenz innerhalb eines Toleranzintervalls der ersten Differenz liegen. Somit wird ein zusätzliches Impulssignal gemäß Typ E erkannt, wenn gilt: $Δ t_{k - 1} \cdot (1 - p_{a d d}) < Δ t_{k} + Δ t_{k + 1} < Δ t_{k - 1} \cdot (1 + p_{a d d})$
Dabei ist:

p_add: erlaubte Abweichung, beispielsweise 0,1

Wenn keine der beiden obigen Gleichungen erfüllt ist, handelt es sich um Fall A, also eine reale Beschleunigung des Fahrzeugs während die Impulssignale detektiert werden.
Wenn hingegen das dritte Impulssignal zu spät erkannt worden ist, können die möglichen Typen B, D und F sein. Wenn das dritte Impulssignal tatsächlich zu spät erkannt worden ist, ist der Abstand zum vierten Impulssignal kleiner als erwartet. Insbesondere kann die erste Differenz um denselben Faktor kleiner sein als erwartet, wie die dritte Differenz größer als erwartet ist. Somit kann Fall D erkannt werden, wenn gilt: $Δ t_{k - 1} \cdot (1 - p_{-}) > Δ t_{k + 1}$
Zusätzlich kann noch das Verhältnis überprüft werden. Bei konstanter Geschwindigkeit und verschobenem Pulse gilt Δt_(k-1)·2= Δt_k+Δt_(k+1). Es ergibt sich die Bedingung mit zusätzlicher Toleranz: $Δ t_{k - 1} \cdot 2 \cdot (1 - p_{s h i f t}) < Δ t_{k} + Δ t_{k + 1} < Δ t_{k - 1} \cdot 2 \cdot (1 + p_{s h i f t})$
wobei p_shift die zulässige Abweichung in Prozent ist (typischer Wert: 0.1 = 10%). Möglich ist hier auch eine geschwindigkeitsabhängige Parametrierung.
Wenn jedoch ein Impulssignal fehlt, also nicht erkannt worden ist, wird das vierte Impulssignal nicht erkannt, da ein Impulssignal zwischen zwei regulären Impulsen fehlt. Entsprechend müsste die Zeit zwischen den beiden Impulssignalen vor und nach dem fehlenden Impulssignal doppelt so hoch sein, wie die reguläre Zeit zwischen zwei Impulssignalen. Folglich müsste die zweite Differenz doppelt so hoch sein wie die erste Differenz. Ein fehlendes Impulssignal gemäß Typ F kann somit erkannt werden, wenn gilt: $Δ t_{k} > Δ t_{k - 1} * (2 - p_{m i s s})$
Dabei ist:

p_miss: erlaubte Abweichung, beispielsweise 0,3

Wenn keine der beiden obigen Gleichungen erfüllt ist, handelt es sich um Fall B, also eine reale Verzögerung des Fahrzeugs während die Impulssignale detektiert werden.
Die 2a-f zeigen Verläufe der Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn gemäß den Schritten S1 bis S4 ein fehlerhaftes Impulssignal detektiert wird, unterscheidet sich die gemessene Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Infolgedessen kann, je nach Typ des fehlerhaften Impulssignals, eine Ersatzgeschwindigkeit genutzt werden, um eine dauerhaft genaue Geschwindigkeitsermittlung bereitzustellen.
Die 2a-f zeigen jeweils den Geschwindigkeitsverlauf anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 und anhand des Ersatzgeschwindigkeitssensors 204 für die verschiedenen Typen von Impulssignalen A bis F. Auf der x-Achse 201 ist die Zeit in beliebigen Einheiten aufgetragen, auf der y-Achse 202 ist die Geschwindigkeit in beliebigen Einheiten aufgetragen. Es werden jeweils vier Impulssignale t_k-2, t_k-1, t_k,t_k+1 203a, 203b, 203b, 203d, 203e gemessen, wobei jeweils das Impulssignal zum Zeitpunkt t_k zu früh oder zu spät detektiert wird, außer in 2f, wo ein Impulssignal fehlt.
2a zeigt den Geschwindigkeitsverlauf bei einer realen Beschleunigung gemäß Typ A. Alle Impulssignale sind somit valide und werden weder zu früh noch zu spät erkannt. Das Impulssignal zum Zeitpunkt t_k (Bezugszeichen 203c) wird aufgrund der Beschleunigung (Phase I in 2a zwischen den Zeitpunkten t_k-1, t_k,) früher als erwartet detektiert. Somit könnte das Impulssignal fehlerhaft sein. Während der Phase II (in 2a zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1,) kann noch nicht erkannt werden, dass die pulsbasierte Geschwindigkeit 205 der aktuellen Geschwindigkeit entspricht, deswegen wird in Phase II die Ersatzgeschwindigkeit 204 verwendet. Ab Phase III (in 2a zwischen den Zeitpunkten t_k+1, t_k+2,) wird wieder die Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 verwendet.
2b zeigt den Geschwindigkeitsverlauf bei einer realen Verzögerung gemäß Typ B. Während der Phase I.II (in 2b zwischen den Zeitpunkten t_k-1, t_k,) wird erkannt, dass das zweite Impulssignal verzögert ist, deswegen wird ab Phase I.II bis Phase II (in 2b zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1,) die Ersatzgeschwindigkeit 204 verwendet. Ab Phase III (in 2b zwischen den Zeitpunkten t_k+1, _tk+2,) kann wieder die pulsbasierte Geschwindigkeit 205 verwendet werden.
2c zeigt den Geschwindigkeitsverlauf bei einem zu früh erkannten Impulssignal gemäß Typ C, das heißt ein fehlerhaft zu früh erkanntes Impulssignal. Das Impulssignal zum Zeitpunkt t_k, ist früher erkannt worden, als erwartet. Deswegen weist der Verlauf der Geschwindigkeit anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 einen Anstieg in Phase II.I (in 2c erster Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1) auf. In Phase II.II (in 2c zweiter Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1) wird kein weiteres Impulssignal detektiert. Deswegen sinkt die Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 bis zum Zeitpunkt t_k+1. Ab dem Zeitpunkt t_k+2 wird von dem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor 205 wieder die korrekte Geschwindigkeit gemessen. Folglich wird während der Phasen II.I bis III (in 2c zwischen den Zeitpunkten t_k+1, t_k+2) die Ersatzgeschwindigkeit 204 verwendet.
2d zeigt den Geschwindigkeitsverlauf bei einem zu spät erkannten Impulssignal gemäß Typ D. In Phase I.II (in 2d zweiter Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k-1, t_k)wird zunächst erkannt, dass kein Impulssignal detektiert wird. Deswegen sinkt die Geschwindigkeit anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors zunächst. Zum Zeitpunkt t_k+1 wird ein reguläres Impulssignal detektiert, sodass die ermittelte Geschwindigkeit anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 steigt. In Phase III.II (in 2d zweiter Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k+1, t_k+2) wird kein Impulssignal erkannt, sodass die Geschwindigkeit des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 wieder bis zum Zeitpunkt t_k+2 sinkt. Somit wird während der Phasen I.I bis III.II die Ersatzgeschwindigkeit 204 verwendet.
2e zeigt den Geschwindigkeitsverlauf bei einem zusätzlich erkannten Impulssignal gemäß Typ E. Das Impulssignal zum Zeitpunkt t_k wird zusätzlich erkannt. Deswegen steigt die Geschwindigkeit anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors 205 sprunghaft an, bevor sie im Laufe der nächsten zwei Impulssignalen sinkt. Somit wird die Ersatzgeschwindigkeit während der Phasen II (in 2e zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1) und III (in 2e Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k+1, t_k+2)genutzt. Entsprechendes gilt auch im Falle eines zweifachen jeweils sprunghaften Anstiegs bevor die Geschwindigkeit im Laufe der nächsten zwei Impulssignalen sinkt.
2f zeigt einen Geschwindigkeitsverlauf bei einem fehlenden Impulssignal gemäß Typ F. Am Ende der Phase I.I (in 2f erster Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k-1, t_k) wird kein Impulssignal erkannt. Deswegen sinkt die Geschwindigkeit anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssignals bis zum nächsten regulären Impulssignal zum Zeitpunkt t_k. Ab dem nächsten Impulssignal zum Zeitpunkt t_k+1 kann wieder der pulsbasierte Geschwindigkeitssensor zur Geschwindigkeitsbestimmung genutzt werden. Die Ersatzgeschwindigkeit 205 wird somit während der Phasen I.II (in 2f zweiter Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t_k-1, t_k) und II (in 2f zwischen den Zeitpunkten t_k, t_k+1) genutzt.
3 zeigt in schematischer Form ein Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst ist die Erkennung von fehlerhaften Sensoren deaktiviert - Zustand 301. Wenn die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind, beispielsweise das Überschreiten einer Mindestgeschwindigkeit, wird die Erkennung aktiviert - Zustand 302. Wenn die Aktivierungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind, kann die Erkennung wieder deaktiviert werden - Zustand 301. Anschließend wird geprüft, ob die Geschwindigkeit annähernd konstant ist - Berechnung 303. Wenn ja wird geprüft, ob das Impulssignal innerhalb der Toleranzen zu früh zu spät erfolgt ist - Entscheidung 304. Hierfür werden die zwei aufeinanderfolgenden Differenzen von Zeitpunkten von drei Impulssignalen verglichen. Wenn die erste Differenz größer ist als die zweite, ist das dritte Impulssignal zu früh und wenn die erste Differenz kleiner ist als die zweite, ist das Impulssignal zu spät. Anschließend wird anhand einer dritten Differenz der Zeitpunkte des dritten und eines vierten Impulssignals überprüft, um welchen Typ es sich bei dem dritten Impulssignal handelt.
Wenn das Impulssignal zu früh erfolgt ist - Zustand 305 - wird geprüft, ob die dritte Differenz in einem ähnlichen Verhältnis größer als die erste Differenz ist, wie die zweite Differenz kleiner als die erste Differenz war - Entscheidung 306. Wenn ja, ist das Impulssignal verschoben und wurde zu früh erkannt; es handelt sich um Fall C - Zustand 307. Andernfalls wird geprüft, ob die Summe der dritten Differenz und der zweiten Differenz annähernd der ersten Differenz entspricht - Entscheidung 308. In diesem Fall ist ein zusätzliches Impulssignal detektiert worden; Fall E - Zustand 309 -, ansonsten handelt es sich um eine reale Beschleunigung des Fahrzeugs; Fall A - Zustand 310.
Wenn hingegen das Impulssignal zu spät erfolgt ist - Zustand 311 - wird geprüft, ob die dritte Differenz in einem ähnlichen Verhältnis kleiner als die erste Differenz ist, wie die zweite Differenz größer als die erste Differenz war - Entscheidung 312. Wenn ja, ist das Impulssignal verschoben und wurde zu spät erkannt; Fall D - Zustand 313. Andernfalls wird geprüft, ob die zweite Differenz annähernd doppelt so groß ist wie die erste Differenz - Entscheidung 314. In diesem Fall ist fehlt ein Impulssignal; Fall F - Zustand 315 -, ansonsten handelt es sich um eine reale Verlangsamung des Fahrzeugs; Fall B - Zustand 316.
In jedem Fall wird kurzfristig auf eine Ersatzgeschwindigkeit gewechselt, um eine genaue Geschwindigkeitserkennung zu gewährleisten, wobei der Zeitraum in dem die Ersatzgeschwindigkeit genutzt wird vom ermittelten Typ abhängt. Anschließend wird auf ein stabiles Geschwindigkeitssignal gewartet - Zustand 317. Dabei kann zunächst ein fünftes Impulssignal abgewartet werden, wenn weder ein fehlendes Impulssignal noch eine reale Beschleunigung noch eine Verlangsamung detektiert worden ist - Entscheidung 318. Außerdem kann der Sensor als fehlerhaft klassifiziert werden, wenn zu viele Impulssignale zu früh, zu spät, zusätzlich oder fehlend erkannt worden sind.
4 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Fahrzeug 1, hier in Form eines eBikes, mit einem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor 6, umfassend:

- eine Detektionseinheit 2, ausgebildet zum Detektieren eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors,
- eine Bestimmungseinrichtung 3, ausgebildet zum Bestimmen einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals,
- eine erste Ermittlungseinheit 4, ausgebildet zum Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und
- eine zweite Ermittlungseinheit 5, ausgebildet zum Ermitteln eines Typs des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.

Das Fahrzeug 1 ist insbesondere ausgebildet, die Schritte S1 bis S4 gemäß 1 durchzuführen. Die erste Messeinheit 2 kann integral mit dem impulsbasierten Geschwindigkeitssensor 6 ausgebildet sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines fehlerhaften Impulssignals bei einer Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs (1) wie ein eBike, wobei das Fahrzeug (1) einen pulsbasierten Geschwindigkeitssensor (6) an einem Rad aufweist, umfassend die Schritte: - Detektieren (S1) eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors, - Bestimmen (S2) einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals, - Ermitteln (S3), ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und - Ermitteln (S4) eines Typs des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (1) einen weiteren Geschwindigkeitssensor aufweist, mit dem eine Ersatzgeschwindigkeit ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei zur Geschwindigkeitsmessung die Ersatzgeschwindigkeit genutzt wird, wenn ermittelt wird, dass das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei ein Zeitraum, in dem die Ersatzgeschwindigkeit zur Geschwindigkeitsmessung genutzt wird, anhand des ermittelten Typs des Impulssignals bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei das Bestimmen (S2) der Differenzen erfolgt, wenn anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors zwei Impulssignale, vorzugsweise fünf Impulssignale, insbesondere zehn Impulssignale detektiert werden, die zu einer minimalen Geschwindigkeit von 5 km/h, vorzugsweise 10 km/h, insbesondere 20 km/h korrespondieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei das Ermitteln (S3), ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, erfolgt, wenn die betragsmäßige Differenz der ersten und zweiten Differenz kleiner als ein dritter Schwellwert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei das Bestimmen der Differenzen (S2) gestoppt wird, wenn anhand des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors zwei valide Impulssignale, vorzugsweise fünf valide Impulssignale, insbesondere zehn valide Impulssignale detektiert werden, die zu einer maximalen Geschwindigkeit von 20 km/h, vorzugsweise 10 km/h, insbesondere 5 km/h korrespondieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei das Bestimmen der Differenzen (S2) gestoppt wird, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen vorliegt: - die Ersatzgeschwindigkeit ist unterhalb eines dritten Schwellwerts, - das Rad des Fahrzeugs (1) befindet sich im Stillstand, - es werden für einen bestimmten Zeitraum keine Impulssignale des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors detektiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei der zumindest eine erste und/oder zweite Schwellwert abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) festgelegt wird.
Fahrzeug (1), insbesondere einspuriges Fahrzeugs (1) wie ein eBike, mit einem pulsbasierten Geschwindigkeitssensor (6) an einem Rad, wobei das Fahrzeug (1) zum Ermitteln von fehlerhaften Impulssignalen bei einer Geschwindigkeitsmessung des Fahrzeugs (1) ausgebildet ist, umfassend: - eine Detektionseinheit (2), ausgebildet zum Detektieren eines ersten, zweiten, dritten und vierten Impulssignals mittels des pulsbasierten Geschwindigkeitssensors, - eine Bestimmungseinrichtung (3), ausgebildet zum Bestimmen einer ersten Differenz der Zeitpunkte des zweiten und des ersten Impulssignals, Bestimmen einer zweiten Differenz der Zeitpunkte des dritten und des zweiten Impulssignals und Bestimmen einer dritten Differenz der Zeitpunkte des vierten und des dritten Impulssignals, - eine erste Ermittlungseinheit (4), ausgebildet Ermitteln, ob das dritte Impulssignal zu früh oder zu spät erkannt worden ist, anhand zumindest eines Vergleichs der ersten und/oder der zweiten Differenz mit zumindest einem ersten Schwellwert, und - eine zweite Ermittlungseinheit (5), ausgebildet zum Ermitteln eines Typs des dritten Impulssignals anhand zumindest eines Vergleichs der dritten und der zweiten Differenz mit zumindest einem zweiten Schwellwert.