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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines
Massenschwerpunkts eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch
ein Computerprogrammprodukt, das einen Computerprogrammcode zum
Implementieren eines erfindungsgemäßen Verfahrens
aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Computer und ein Fahrzeug,
das einen Computer an Bord hat.
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Stand der Technik
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Wankeigenschaften
des Fahrzeugs sind abhängig von der Höhe des Massenschwerpunkts
des Fahrzeugs, die sich bei unterschiedlichen Lastbedingungen wesentlich
verändert. Es ist bei unterschiedlichen Anwendungen von
größter Wichtigkeit, die Höhe des Massenschwerpunkts
des Fahrzeugs zu kennen, beispielsweise um ein gut funktionierendes automatisches
System zur Überschlagvermeidung des Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Höhe des Massenschwerpunkts des Fahrzeugs kann als
eine vertikale Position ausgehend von einer vorbestimmten Bezugsposition
des Fahrzeugs ausgedrückt werden.
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Es
gibt unterschiedliche bekannte Verfahren zum Bestimmen der Höhe
des Massenschwerpunkts des Fahrzeugs.
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US 2007/0027596 A1 offenbart
ein Verfahren zur Warnung vor und zur Ermittlung eines Überschlags
für ein Transportfahrzeug. Unter normalen Fahrbedingungen
werden Messungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der seitlichen Beschleunigung
und der Gierrate abgefragt und verwendet, um die Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs zu schätzen. Die Zentrifugalbeschleunigung,
die auf das Fahrzeug wirkt, wird als das Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Gierrate oder Lenkgeschwindigkeit berechnet, und die Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs wird basierend auf dem Verhältnis zwischen
der berechneten Zentrifugalbeschleunigung und der gemessenen seitlichen
Beschleunigung geschätzt.
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US 2004/0133338 A1 offenbart
ein Verfahren zum Ermitteln der Massenschwerpunktshöhe
eines Kraftfahrzeugs basierend auf einer Variablen, die die Wankbewegung
des Fahrzeugs um dessen Wankachse verkörpert, die in der
Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist, und basierend auf
einer Variablen, die die seitliche Beschleunigung des Fahrzeugs
verkörpert.
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WO 2006/066821 A1 offenbart
ein Verfahren zum Bestimmen der Höhe des Massenschwerpunkts eines
Fahrzeugs. Der Wert für die Höhe des Massenschwerpunkts
des Fahrzeugs wird ausgehend von dem gemessenen Einfederweg an einer
gefederten Achse, dessen zeitlicher Änderung und einer
Querdynamikgröße des Fahrzeugs bestimmt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue und vorteilhafte
Art und Weise zum Bestimmen des Massenschwerpunkts eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein
Computerprogramm zum Bestimmen des Massenschwerpunkts eines Fahrzeugs
während einer normalen Fahrt zu bestimmen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung gemäß einem Aspekt der Erfindung
besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung gemäß einem Aspekt der Erfindung
besteht darin, ein alternatives Verfahren zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Diese
Aufgaben werden mit Hilfe eines Verfahrens zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs erreicht, das die nachfolgenden Schritte aufweist:
- – Bestimmen einer ersten Gruppe von
Werten, die mit dem Wankwinkel (φ) des Fahrzeugs bezüglich einer
Bezugsebene des Fahrzeugs zusammenhängen;
- – Bestimmen einer zweiten Gruppe von Werten, die mit
der seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs zusammenhängen;
- – Berechnen eines Eigenfrequenzwerts der Wankbewegung
des Fahrzeugs;
- – Berechnen eines statischen Verstärkungswerts, der
mit wenigstens einem der Werte der ersten Gruppe von Werten und
wenigstens einem Wert der zweiten Gruppe von Werten zusammenhängt; und
- – Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe bezüglich
eines Fahrzeugbezugspunkts, basierend auf dem berechneten Eigenfrequenzwert
und dem berechneten statischen Verstärkungswert.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Genauigkeit
der geschätzten Höhe des Massenschwerpunkts des
Fahrzeugs verbessert ist. Dies bedeutet, dass ein besserer die Höhe
des Massenschwerpunkts des Fahrzeugs verkörpernder Wert
in Unter-Systemen des Fahrzeugs verwendet werden kann, wie beispielsweise
einem System zur Vermeidung eines Überschlags des Fahrzeugs.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
einem Anhänger des Fahrzeugs innewohnende Eigenschaften
gemäß dem erfinderischen Verfahren nicht bekannt
sein müssen, um den Massenschwerpunkt des Fahrzeugs zu schätzen.
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Ein
genauer bestimmter Wert der Massenschwerpunktshöhe des
Fahrzeugs erbringt den positiven Effekt, dass Sicherheitstoleranzbereiche
verringert werden, die in Fahrzeuguntersystemen verwendet werden,
wie beispielsweise in einem System zur Vermeidung eines Überschlags
des Fahrzeugs. Indem das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert wird, werden unnötig konservative Werte der
Massenschwerpunktshöhe des Fahrzeugs vermieden.
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In
dem Fall, dass das Fahrzeug eine Zugmaschine ist, die einen Anhänger
hat, der daran angebunden ist, stellt die vorliegende Erfindung
eine verbesserte Eignung zur Verwendung unterschiedlicher Anhänger
bereit, ohne dass es notwendig ist, neue anhängerspezifische
Kalibrierungen zu implementieren. Somit kann das Verfahren unabhängig
davon verwendet werden, welcher Anhänger verwendet wird.
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Das
Verfahren ist anwenderfreundlich, da es die Fähigkeit bereitstellt,
kontinuierlich den bestimmten Wert der Höhe des Massenschwerpunkts
des Fahrzeugs zu aktualisieren. Dies ist insbesondere dann nützlich,
wenn das Fahrzeug häufigen Frachtentlade- oder Zuladeereignissen
ausgesetzt ist.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Verfahren
einfach für eine Auswahl von unterschiedlichen Fahrzeugen
implementiert werden kann. Das Verfahren ist insbesondere für Lastfahrzeuge
nützlich, wie beispielsweise Lastkraft wägen oder
Lastwägen. Ein geeignetes Fahrzeug ist ein Aufliegerfahrzeug,
das eine Zugmaschine und einen Anhänger aufweist. Jedoch
kann eine beliebige Anzahl von Anhängern mit einer Zugmaschine
verbunden sein. Es sollte beachtet werden, dass das erfindungsgemäße
Verfahren für eine Einzelzugmaschine ebenso implementiert
werden kann. Alternativ kann das erfindungsgemäße
Verfahren für einen Bus implementiert werden. Somit kann
das Verfahren zum Bestimmen der Höhe des Massenschwerpunkts für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Bodengruppen implementiert werden.
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Ein
vorteilhafter Beitrag der Erfindung besteht darin, dass eine kostengünstige
Lösung für die vorstehend genannten Probleme erreicht
wird.
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Ein
noch weiterer vorteilhafter Beitrag der Erfindung besteht darin,
dass das Verfahren zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs stabil ist. Angesichts dessen, dass die Höhe des
Massenschwerpunkts kontinuierlich ermittelt werden kann oder zu
einer Vielzahl von vorbestimmten Zeitpunkten, können Vergleichsvorgänge
basierend auf den Ergebnissen durchgeführt werden, wobei
somit eine Eignung zur Qualitätsüberprüfung
bereitgestellt wird.
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Der
Schritt des Bestimmens der Massenschwerpunktshöhe kann
die nachfolgenden Schritte aufweisen:
- – Bestimmen
einer ersten Gruppe von Datenpaaren, die dem Eigenfrequenzwert entsprechen;
- – Bestimmen einer zweiten Gruppe von Datenpaaren, die
dem statischen Verstärkungswert entsprechen; und
- – Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe basierend
auf der ersten und zweiten Gruppe von Datenpaaren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung basiert die zweite Gruppe von Datenpaaren auf
Wanksteifigkeitswerten. Die Wanksteifigkeit des Anhängers muss
nicht im Voraus bekannt sein und das Verfahren funktioniert somit
für einen beliebigen Anhänger ohne vorhergehende
Kalibrierung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung basiert die zweite Gruppe von Datenpaaren
auf Torsionssteifigkeitswerten. Die Torsionssteifigkeit des Anhängers
muss nicht im Voraus bekannt sein und das Verfahren funktioniert
für einen beliebigen Anhänger ohne vorhergehende
Kalibrierung.
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Das
Verfahren kann den Schritt aufweisen: Verarbeiten einer Vielzahl
von Werten der ersten und zweiten Gruppe von Werten, um eine Übertragungsfunktion
zu erzeugen.
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Die Übertragungsfunktion
ergibt sowohl die statische Verstärkung als auch die Eigenfrequenz des
Systems. Demnach müssen nicht alle Fahrzeugparameter bereits
im Voraus bekannt sein. Alternativ erhöht sich die Genauigkeit
der Schätzung.
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Der
Verarbeitungsschritt kann den Schritt des Kalman-Filterns einer
Vielzahl von Werten der ersten und zweiten Gruppe von Werten aufweisen. Kalman-Filtern
ist ein rekursives Verfahren, das in Echtzeit funktioniert und eine
begrenzte Rechenleistung benötigt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann der Schritt Berechnen der statischen Verstärkung
auf der erzeugten Übertragungsfunktion basieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann der Schritt Berechnen der Eigenfrequenz auf
der erzeugten Übertragungsfunktion basieren. Die Eigenfrequenz
des Systemwankens gibt zusätzliche Informationen über
das System, die es ermöglichen, die Fahrzeug CGH (Centre
of Gravity Height; Massenschwerpunktshöhe) zu schätzen,
ohne alle Fahrzeugparameter im Voraus zu kennen. Alternativ können
die Informationen ausgehend von der Eigenfrequenz eine erhöhte
Genauigkeit der CGH-Schätzung bringen, wenn die Parameter
bekannt sind.
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Gemäß noch
einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Schritt Berechnen der
Eigenfrequenz auf einer Vielzahl von Werten der ersten Gruppe von
Werten basieren.
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Die
erste Gruppe von Werten kann dem Wankwinkel des Fahrzeugs entsprechen.
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Alternativ
kann die erste Gruppe von Werten der Wankwinkelgeschwindigkeit des
Fahrzeugs entsprechen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung werden die folgenden Schritte
im Wesentlichen simultan durchgeführt:
- – Berechnen
eines Eigenfrequenzwerts des Fahrzeugs; und
- – Berechnen eines statischen Verstärkungswerts, der
mit wenigstens einer Anzahl von Werten der ersten und zweiten Gruppe
von Werten zusammenhängt.
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Somit
werden diese zwei Schritte zeitgleich durchgeführt. Dies
hat den Vorteil, dass die Massenschwerpunktshöhe auf einem
schnelleren Weg bestimmt wird.
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Die
statische Verstärkung steht mit der Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs im Wesentlichen linear in Beziehung. Die statische
Verstärkung steht mit der Wanksteifigkeit im Wesentlichen
linear in Beziehung. Die Eigenfrequenz steht mit dem Massenschwerpunkt
des Fahrzeugs im Wesentlichen linear in Beziehung. Die Eigenfrequenz
steht mit der Wandsteifigkeit im Wesentlichen quadratisch in Beziehung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden diese
Tatsachen bei dem Verfahren berücksichtigt. Diese Tatsachen
ermöglichen es, die Massenschwerpunktshöhe des
Fahrzeugs basierend auf einem Gleichungssystem mit zwei Gleichungen
und zwei unbekannten Parametern zu bestimmen. Die Eigenfrequenz
steht mit der Torsionssteifigkeit im Wesentlichen quadratisch in
Beziehung.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren zum Bestimmen
der Massenschwerpunktshöhe des Fahrzeugs zusammen mit einem
weiteren Verfahren zum Bestimmen, bei welcher Längsposition
des Fahrzeugs sich der Massenschwerpunkt befindet, verwendet. Durch
Kombination der zwei Verfahren kann ein Massenschwerpunkt bestimmt
werden. Das Verfahren zum Bestimmen, bei welcher Länge
des Fahrzeugs sich der Massenschwerpunkt befindet, kann Daten aus
dem Bremssystem des Fahrzeugs verwenden. Dieses Verfahren ist hierin
jedoch nicht detaillierter dargestellt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das das Computerprogramm
zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe eines Fahrzeugs
aufweist und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm
gespeichert ist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Computer, wie beispielsweise
eine eingebettete elektronische Steuereinheit oder einen externen
Fahrzeugcomputer, wobei der Computer ein Speichermittel aufweist
und ein Computerprogramm zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs, das in dem Speichermittel gespeichert ist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug, das den Computer aufweist.
Das Fahrzeug kann ein Auflieger sein.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen der Höhe
des Massenschwerpunkts für ein Fahrzeug oder eine Fahrzeugkombination
während der Fahrt. Die Wankeigenschaften des Fahrzeugs hängen
von der Höhe des Massenschwerpunkts des Fahrzeugs ab, die
sich deutlich unter unterschiedlichen Lastbedingungen verändert.
Dadurch, dass der Fahrzeugwankwinkel oder die Wankwinkelgeschwindigkeit
und seitliche Beschleunigung während der Fahrt gemessen
werden, kann eine Schätzung einer Übertragungsfunktion
erzeugt werden. Die statische Verstärkung und die Eigenfrequenz
können ausgehend von der Übertragungsfunktion
bestimmt werden. Dadurch, dass man zwei bekannte Beziehungen verwendet,
kann die Höhe des Massenschwerpunkts berechnet werden.
Die erste Beziehung betrifft die statische Verstärkung
und umfasst CGH und Wanksteifigkeit. Die zweite Beziehung betrifft
die Eigenfrequenz und umfasst CGH und Wanksteifigkeit. Alternativ
betrifft die erste Beziehung die statische Verstärkung
und umfasst CGH und Torsionssteifigkeit. Die zweite Beziehung betrifft
die Eigenfrequenz und umfasst CGH und Torsionssteifigkeit.
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Zusätzliche
Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden für Fachleute aus den nachfolgenden Details offensichtlich,
wie auch durch praktische Umsetzung der Erfindung. Zwar ist die
Erfindung nachfolgend beschrieben; jedoch sollte verstanden werden,
dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Details beschränkt
ist. Ein Fachmann, der Zugang zu den Lehren hierin hat, wird zusätzliche
Anwendungen, Anpassungen und Ausführungsformen in anderen Gebieten
erkennen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für
ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung
und der weiteren Aufgabe und Vorteile davon wird nachfolgend Bezug
auf die in den angefügten Zeichnungen gezeigten Beispiele
genommen, in denen:
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1a schematisch
eine Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
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1b schematisch
eine Rückansicht eines Fahrzeugs gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
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1c schematisch
eine Rückansicht eines Fahrzeugs gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, das eine Drehung vollzieht;
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2 schematisch
ein Unter-System eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3a–c
schematisch Graphen gemäß unterschiedlichen Aspekten
der vorliegenden Erfindung darstellen;
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4 schematisch
ein Flussdiagramm darstellt, das ein Verfahren zum Bestimmen einer
Massenschwerpunktshöhe eines Fahrzeugs gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 schematisch
eine elektronische Steuereinheit gemäß einem Aspekt
der Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Unter
Bezugnahme auf 1a ist eine Seitenansicht eines
Fahrzeugs 100 gezeigt. Unter Bezugnahme auf 1b ist
eine Rückansicht des Fahrzeugs 100 gezeigt. Das
Fahrzeug 100 weist eine Zugmaschine 110 und einen
Anhänger 112 auf. Auf das Fahrzeug 100 wird
gemäß einer Ausführungsform als ein Aufliegerfahrzeug
Bezug genommen. Das Fahrzeug 100 kann ein Lastfahrzeug
sein, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen oder Lastwagen. Das
Fahrzeug 100 kann ein Personenkraftwagen sein.
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Es
ist ein Koordinatensystem (x, y, z) dargestellt. Beispielsweise
kann der Ursprung des Koordinatensystems in der Mitte einer hinteren
Radachse des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform
ist das Koordinatensystem ein fahrzeugfestes Koordinatensystem.
Die x-Richtung ist eine Längsachse des Fahrzeugs. Die x-Richtung
ist die Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Die y-Richtung zeigt eine seitliche
Richtung des Fahrzeugs an. Die z-Richtung ist senkrecht zu sowohl
der x-Richtung als auch der y-Richtung.
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Die
Massenschwerpunktshöhe des Fahrzeugs 100 ist relativ
zu einem Referenzpunkt des Fahrzeugs definiert. Auf die Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs 100 wird auch als CG-Höhe oder CGH
Bezug genommen. Wie in 1a und 1b dargestellt,
ist die bestimmte CG-Höhe relativ zu dem Boden definiert.
Selbstverständlich können andere Referenzpunkte
ausgewählt werden, beispielsweise kann h der Abstand zwi schen
dem Drehpunkt eines Körpers des Fahrzeugs und dem Massenschwerpunkt
sein.
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Eine Übertragungsfunktion
zeigt, um welchen Faktor der Eingang (seitliche Beschleunigung) bis
zu dem Ausgang (Wankwinkel) verstärkt wird.
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Für
eine bestimmte gleichbleibende seitliche Beschleunigung wankt das
Fahrzeug zu einem gleichbleibenden Winkel. Dieser Winkel geteilt
durch den Wert für die seitliche Beschleunigung ist als
die statische Verstärkung definiert.
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Während
normaler Fahrt sind jedoch gleichbleibende seitliche Beschleunigungen
selten. Dies ist der Grund, weshalb Verfahren zum Schätzen
der Übertragungsfunktion als die statische Verstärkung verwendet
werden.
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Der
höchste Wert in der Übertragungsfunktion entspricht
der Eigenfrequenz des Fahrzeugwankens (auch als Eigenfrequenz bezeichnet).
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Die
Eigenfrequenz ist die Frequenz, bei der eine Resonanz aufgrund der
Kombination von Flächenträgheitsmoment und Wanksteifigkeit
des Fahrzeugs auftritt.
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Nachfolgend
bezieht sich der Ausdruck ”Verbindung (Link)” auf
eine Kommunikationsverbindung, die in einem physischen Verbinder
bestehen kann, wie beispielsweise einem optoelektronischen Kommunikationskabel,
oder einem nicht-physischen Verbinder, wie beispielsweise einer
drahtlosen Verbindung, z. B. einer Funk- oder Mikrowellenverbindung.
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1c stellt
schematisch eine Rückansicht eines Fahrzeugs dar, das eine
Drehung nach rechts gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung durchführt. Darin ist der Wankwinkel φ schematisch dargestellt.
Der dargestellte Wankwinkel φ ist aus Gründen
der Klarheit übertrieben. Die Wankwinkelgeschwindigkeit φ . ist
die Ableitung von φ bezüglich der Zeit. φ ist
in Beziehung zu einer beliebigen Ebene, wie beispielsweise zu der
z-x-Ebene, definiert.
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Eine
seitliche Beschleunigung Ay des Fahrzeugs ist in 1c dargestellt.
In diesem Falle führt das Fahrzeug eine Rechtsdrehung durch.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße
Verfahren ebenfalls auf Situationen angewandt werden, in denen das
Fahrzeug eine Linksdrehung durchführt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist ein Untersystem 299 des
Fahrzeugs 100 gezeigt. Eine erste Gruppe von Sensoren 250 ist
zur Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit 200 über
eine Verbindung 255 angeordnet. Die elektronische Steuereinheit 200 wird
auch als ECU bezeichnet. Die erste Gruppe von Sensoren 250 ist
angeordnet, um Wankwinkelwerte φ des Fahrzeugs 100 zu
erfassen. Die erste Gruppe von Sensoren 250 ist angeordnet,
um die erfassten Wankwinkelwerte φ an die elektronische
Steuereinheit 200 zu übertragen. Gemäß einer Ausführungsform
weist die erste Gruppe von Sensoren 250 einen Wankwinkelsensor
auf.
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Alternativ
kann die erste Gruppe von Sensoren 250 angeordnet sein,
um Wankwinkelgeschwindigkeitswerte φ . des Fahrzeugs 100 zu
erfassen. Die erste Gruppe von Sensoren 250 ist angeordnet,
um erfasste Wankwinkelgeschwindigkeitswerte φ . an die elektronische
Steuereinheit 200 zu übertragen.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist die ECU angeordnet, um die erhaltenen
Wankwinkelwerte φ zu verarbeiten, um Wankwinkelgeschwindigkeitswerte φ . zu
erzeugen. Dies kann mit Hilfe eines Verarbeitungsschritts der Ableitung
nach der Zeit durchgeführt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist die ECU angeordnet, um erhaltene Winkelgeschwindigkeitswerte φ . zu
verarbeiten, um Wankwinkelwerte φ zu erzeugen. Dies kann
mit Hilfe eines Verarbeitungsschritts der Integration über
die Zeit erreicht werden.
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Eine
zweite Gruppe von Sensoren 260 ist angeordnet, um mit der
elektronischen Steuereinheit 200 über eine Verbindung 265 zu
kommunizieren. Die zweite Gruppe von Sensoren 260 ist angeordnet, um
Seitenbeschleunigungswerte Ay des Anhängers 112 zu
erfassen. Die erste Gruppe von Sensoren 250 ist angeordnet,
um die erfassten Seitenbeschleunigungswerte Ay an die elektronische
Steuereinheit 200 zu übertragen. Gemäß einer
Ausführungsform weist die zweite Gruppe von Sensoren 260 einen
Seitenbeschleunigungssensor auf.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung werden die erfassten Wankwinkelwerte φ und die
erfassten Seitenbeschleunigungswerte Ay kontinuierlich an die elektronische
Steuereinheit 200 in Echtzeit übertragen. Selbstverständlich
können andere Formen der Übertragung verwendet
werden, beispielsweise eine Bündelübertragung
der erfassten Daten zu vorbestimmten Zeiten oder eine kontinuierliche Übertragung in
Echtzeit während vorbestimmter Zeitintervalle, wie beispielsweise
unmittelbar nach dem Beladen oder Entladen oder Wiederbeladen des Fahrzeugs 100.
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Hier
wird das erfinderische Verfahren mit der elektronischen Steuereinheit 200 aktiviert
und gesteuert. Alternativ kann das erfinderische Verfahren mit Hilfe
eines externen PC 210 aktiviert und gesteuert werden. Der
externe Computer 210 kann direkt mit der elektronischen
Steuereinheit über eine Verbindung 215 verbunden
sein, er kann jedoch auch indirekt mit der elektronischen Steuereinheit 200 in
jeder geeigneten Art und Weise verbunden sein, wie beispielsweise
durch ein internes Fahrzeugnetzwerk. Die Kommunikation zwischen
dem externen Computer und der elektronischen Steuereinheit kann
teilweise oder gänzlich kabellos sein. Das erfinderische Verfahren
kann auch von der elektronischen Steuereinheit selbst oder von einer
weiteren elektronischen Steuereinheit aktiviert und gesteuert werden,
wie beispielsweise eine elektronische Getriebesteuereinheit.
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Die
elektronische Steuereinheit 200 ist zum Kommunizieren mit
einem Kommunikationsanschluss 280 über eine Verbindung 285 angeordnet. Der
externe PC 210 ist auch zum Kommunizieren mit dem Kommunikationsanschluss über
eine Verbindung 286 angeordnet. Der Kommunikationsanschluss 280 kann
mit einer Anzeige und einer Bedieneroberfläche ausgestattet
sein, um einem Anwender zu ermöglichen, mit der elektronischen
Steuereinheit 200 zu interagieren. Der Kommunikationsanschluss 280 ist
angeordnet, um eine Wiedergabe des Werts der Massenschwerpunktshöhe
des Fahrzeugs anzuzeigen, die gemäß dem Verfahren
der Erfindung bestimmt wurde.
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3a ist
ein Beispielgraph, der eine 3D-Oberfläche S1 aufweist,
wobei die Eigenfrequenz als eine Funktion der Massenschwerpunktshöhe
und der Wanksteifigkeit des Anhängers eingezeichnet ist. Es
ist dargestellt, dass ein bestimmter Wert der Resonanzfrequenz einer
Linie L1 auf der Oberfläche entspricht. Mit anderen Worten
entspricht ein bestimmter Wert der Resonanzfrequenz einer Gruppe von
Datenpaaren, wobei jedes Paar einer bestimmten Massenschwerpunktshöhe
und Wanksteifigkeit des Anhängers entspricht. Jedes Paar
ist ein Punkt auf der Linie L1 der Oberfläche S1. Der jeweilige
entscheidende Wert ist der berechnete Resonanzfrequenzwert f gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Somit entspricht eine Gruppe von Datenpaaren
dem berechneten Resonanzfrequenzwert f gemäß einem Aspekt
der Erfindung. Es ist dargestellt, dass die Frequenzachse mit zwei
Frequenzwerten f1 und f2 versehen ist, wobei f2 größer
ist als f1. Der berechnete Resonanzfrequenzwert f liegt innerhalb
des Intervalls f1 bis f2. Es ist dargestellt, dass die Achse der
Fahrzeugwanksteifigkeit mit zwei Steifigkeitswerten S1 und S2 versehen
ist, wobei S2 größer ist als S1. Es ist dargestellt,
dass die CGH-Achse mit zwei CGH-Werten h1 und h2 versehen ist, wobei
h1 größer ist als h1.
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Der
berechnete Wert der Eigenfrequenz entspricht gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung einer Gruppe von vorbestimmten
Werten der Massenschwerpunktshöhe des Fahrzeugs und einer Gruppe
von vorbestimmten Werten der Wanksteifigkeit.
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Die
Werte, die die Oberfläche S1 verkörpern, sind
vorbestimmt und in einem Speicher der ECU gespeichert. Die Oberfläche
S1 ist basierend auf beispielsweise einer Fahrzeuglast und einer
Lastverteilung entlang der x-Achse erzeugt.
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3b ist
ein Beispielgraph, der eine 3D-Oberfläche S2 aufweist,
wobei eine statische Verstärkung als eine Funktion der
Massenschwerpunktshöhe und Wanksteifigkeit des Anhängers
eingezeichnet ist. Es ist dargestellt, dass ein bestimmter Wert
der statischen Verstärkung einer Linie L2 der Oberfläche
S2 entspricht. Mit anderen Worten entspricht ein bestimmter Wert
der statischen Verstärkung einer Gruppe von Datenpaaren,
wobei jedes Paar einer bestimmten Massenschwerpunktshöhe und
Wanksteifigkeit des Anhängers entspricht. Jedes Paar ist
ein Punkt auf der Linie L2 der Oberfläche S2. Der jeweilige
entscheidende Wert ist der berechnete statische Verstärkungswert
gemäß einem Aspekt der Erfindung. Somit entspricht
eine Gruppe von Datenpaaren dem berechneten statischen Verstärkungswert
gemäß einem Aspekt der Erfindung. Es ist dargestellt,
dass die Achse der statischen Verstärkung mit zwei statischen
Verstärkungswerten g1 und g2 versehen ist, wobei g2 größer
ist als g1. Der berechnete statische Verstärkungswert g
liegt innerhalb des Intervalls g1 bis g2. Es ist dargestellt, dass
die Achse der Fahrzeugwanksteifigkeit mit zwei Steifigkeitswerten
s1 und s2 versehen ist, wobei s2 größer ist als
s1. Es ist dargestellt, dass die CGH-Achse mit zwei CGH-Werten h1
und h2 versehen ist, wobei h2 größer ist als h1.
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Der
berechnete Wert der statischen Verstärkung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung entspricht einer Gruppe von
vorbestimmten Werten der Massenschwerpunktshöhe des Fahrzeugs
und einer Gruppe von vorbestimmten Werten der Wanksteifigkeit.
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Die
Werte, die die Oberfläche S2 verkörpern, sind
vorbestimmt und in einem Speicher der ECU gespeichert. Die Oberfläche
S2 ist basierend auf beispielsweise einer Fahrzeuglast und einer
Lastverteilung entlang der x-Achse erzeugt.
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3c ist
ein Beispielgraph gemäß einem Aspekt der Erfindung.
Wie man sehen kann, sind die beiden Achsen des Graphen die Massenschwerpunktshöhe
bzw. die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs.
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Der
Graph weist zwei Funktionen auf. Die erste Funktion ist im Wesentlichen
die Linie L1, die in 3a dargestellt ist. Die zweite
Funktion ist im Wesentlichen die Linie L2, die in 3b dargestellt
ist.
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3c stellt
schematisch dar, dass die Massenschwerpunktshöhe, die gemäß dem
erfinderischen Verfahren bestimmt wird, einem Höhenwert
h dort, wo die Graphen sich schneiden, entspricht, nämlich
bei einer Höhe h von [h, s].
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Es
sollte beachtet werden, dass 3a bis
c eine Möglichkeit sind, visuell darzustellen, wie die Massenschwerpunktshöhe
bestimmt werden kann.
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4 stellt
schematisch ein Verfahren zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs dar.
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Das
Verfahren weist einen ersten Verfahrensschritt s410 auf. Der Verfahrensschritt
s410 umfasst den Schritt Bestimmen einer ersten Gruppe von Werten,
die mit dem Wankwinkel φ des Fahrzeugs bezüglich
einer Bezugsebene des Fahrzeugs zusammenhängen. Die erste
Gruppe von Werten weist wenigstens einen Wert auf. Gemäß einer
Ausführungsform weist die erste Gruppe von Werten eine
beliebige Anzahl von Werten auf. Nach dem Verfahrensschritt s410
wird ein nachfolgender Verfahrensschritt s415 durchgeführt.
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Der
Verfahrensschritt s415 umfasst den Schritt Bestimmen einer zweiten
Gruppe von Werten, die mit der seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs zusammenhängen.
Die zweite Gruppe von Werten weist wenigstens einen Wert auf. Gemäß einer
Ausführungsform weist die zweite Gruppe von Werten eine
beliebige Anzahl von Werten auf. Nach dem Verfahrensschritt s415
wird ein nachfolgender Verfahrensschritt s420 durchgeführt.
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Der
Verfahrensschritt s420 umfasst den Schritt Berechnen eines Eigenfrequenzwerts
der Wankbewegung des Fahrzeugs. Die Eigenfrequenz kann basierend
auf der ersten Gruppe von Werten berechnet werden oder basierend
auf einer Kombination der ersten und zweiten Gruppe von Werten. Nach
dem Verfahrensschritt s420 wird ein nachfolgender Verfahrensschritt
s425 durchgeführt.
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Der
Verfahrensschritt s425 umfasst den Schritt Berechnen eines statischen
Verstärkungswerts, der mit wenigstens einem Wert der ersten Gruppe
von Werten und wenigstens einem Wert der zweiten Gruppe von Werten
zusammenhängt. Nach dem Verfahrensschritt s425 wird ein
nachfolgender Verfahrensschritt s430 durchgeführt.
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Der
Verfahrensschritt s430 umfasst den Schritt Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe bezüglich
eines Fahrzeugbezugspunkts basierend auf dem berechneten Eigenfrequenzwert
und dem berechneten statischen Verstärkungswert.
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Da
die Eigenfrequenz eine Funktion der CGH und der Fahrzeugwanksteifigkeit
ist, ergibt ein gemessener Wert der Eigenfrequenz eine erste Gleichung
für die CGH als eine Funktion der Fahrzeugwanksteifigkeit.
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In
derselben Art und Weise ergibt die statische Verstärkung
als eine Funktion derselben Parameter eine zweite Gleichung für
die CGH als eine Funktion der Fahrzeugwanksteifigkeit.
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Der
Wert, bei dem die beiden Gleichungen übereinstimmen, ergibt
die resultierende Schätzung des Werts für die
gegenwärtige CGH.
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Alternativ
kann ein gemessener Wert der Eigenfrequenz die CGH als eine Funktion
der Torsionssteifigkeit des Fahrzeugs ergeben, da die Eigenfrequenz
eine Funktion der CGH und der Fahrzeugtorsionssteifigkeit ist.
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In
derselben Art und Weise ergibt die statische Verstärkung
als eine Funktion derselben Parameter eine zweite Gleichung für
die CGH als eine Funktion der Fahrzeugwanksteifigkeit.
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Der
Wert, für den die beiden Gleichungen übereinstimmen,
ergibt die resultierende Schätzung des Werts für
die gegenwärtige CGH.
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Nach
dem Verfahrensschritt s430 endet das Verfahren.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist ein Schema einer Ausführungsform
der elektronischen Steuereinheit 200 gezeigt. Die elektronische
Steuereinheit 200 wird auch als Gerät bezeichnet.
Das Gerät weist einen nicht-flüchtigen Speicher 520,
eine Datenverarbeitungsvorrichtung 510 und einen Schreib-/Lesespeicher 550 auf.
Der nichtflüchtige Speicher 520 hat einen ersten
Speicherbereich 530, wobei ein Computer programm, wie beispielsweise
ein Betriebssystem, zum Steuern der Funktion des Geräts
gespeichert ist. Ferner weist das Gerät eine Bussteuerung
auf, eine serielle Schnittstelle, I/O-Mittel, einen A/D-Konverter, einen
Zeit-Datums-Eingang, eine Übertragungseinheit, einen Ereigniszähler
und eine Unterbrechungssteuerung (nicht dargestellt). Der nicht-flüchtige Speicher 520 hat
auch einen zweiten Speicherbereich 540.
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Ein
Computerprogramm P, das Routinen zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs aufweist, kann in einer ausführbaren Art
und Weise oder in einem komprimierten Zustand in einem separaten
Speicher 560 und/oder in einem Lese-/Schreibspeicher 550 gespeichert
sein. Der Speicher 560 ist ein nicht-flüchtiger
Speicher, wie beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM (löschbarer
programmierbarer Festwertspeicher), ein EEPROM (elektronisch löschbarer
und programmierbarer Festwertspeicher) oder ein ROM (Festwertspeicher).
Der Speicher 560 ist ein Computerprogrammprodukt. Der Speicher 550 ist
ein Computerprogrammprodukt.
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Wenn
angegeben wird, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 eine
bestimmte Funktion durchführt, sollte verstanden werden,
dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 einen bestimmten Teil
des Programms durchführt, das in dem separaten Speicher 560 gespeichert
ist, oder einen bestimmten Teil des Programms, das in dem Lese-/Schreibspeicher 550 gespeichert
ist.
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Die
Datenverarbeitungsvorrichtung 510 kann mit Datenschnittstellen 599 mittels
eines Datenbusses 515 kommunizieren. Der nicht-flüchtige
Speicher 520 ist zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 510 über
einen Datenbus 512 ausgebildet. Der separate Speicher 560 ist
zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 510 über
einen Datenbus 511 ausgebildet. Der Lese-/Schreibspeicher 550 ist
zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 510 über
einen Datenbus 514 ausgebildet.
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Werte,
die die Oberfläche S1 verkörpern, sind vorbestimmt
und in dem Speicher 550 oder 560 der ECU gespeichert.
Die Werte der Oberfläche S1 werden basierend auf beispielsweise
der Fahrzeuglast oder Lastverteilung entlang der x-Achse erzeugt.
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Werte,
die die Oberfläche S2 verkörpern, sind vorbestimmt
und in dem Speicher 550 oder 560 der ECU gespeichert.
Die Werte der Oberfläche S2 werden basierend auf beispielsweise
der Fahrzeuglast und Lastverteilung entlang der x-Achse erzeugt.
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Wenn
Daten, wie beispielsweise die vorstehend dargestellte erste und
zweite Gruppe von Parameterwerten, an der Schnittstelle 599 von
der ersten Gruppe von Sensoren 250 und der zweiten Gruppe von
Sensoren 260 empfangen werden, werden sie zeitweise in
dem zweiten Speicherbereich 540 gespeichert. Wenn die empfangenen
Eingangsdaten zeitweise gespeichert worden sind, ist die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 dazu
eingerichtet, die Ausführung eines Codes in einer vorstehend
beschriebenen Art und Weise durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung 510 ist
dazu ausgebildet, einen Eigenfrequenzwert des Fahrzeugs zu berechnen und
einen statischen Verstärkerwert zu berechnen. Die Verarbeitungsvorrichtung 510 ist
dazu angeordnet, die Massenschwerpunktshöhe bezüglich
eines Fahrzeugbezugspunkts basierend auf dem berechneten Eigenfrequenzwert
und dem berechneten statischen Verstärkungswert zu bestimmen.
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Teile
der hierin beschriebenen Verfahren können mittels des Geräts
mit Hilfe der Datenverarbeitungsvorrichtung 510 durchgeführt
werden, die das Programm ablaufen lässt, das in dem separaten Speicher 560 oder
dem Lese-/Schreibspeicher 550 gespeichert ist. Wenn das
Gerät das Programm ablaufen lässt, werden Teile
der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das Gerät angeordnet, um ein Computerprogramm
zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe eines Fahrzeugs
ablaufen zu lassen, das ein computerlesbares Programmcodemittel
aufweist, um das Gerät, eine elektronische Steuereinheit
oder einen weiteren Computer, der mit der elektronischen Steuereinheit verbunden
ist, dazu zu veranlassen, die nachfolgenden Schritte durchzuführen:
- – Bestimmen einer ersten Gruppe von
Werten, die mit dem Wankwinkel des Fahrzeugs bezüglich
einer Bezugsebene des Fahrzeugs zusammenhängt;
- – Bestimmen einer zweiten Gruppe von Werten, die mit
der seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs zusammenhängt;
- – Berechnen eines Eigenfrequenzwerts der Wankbewegung
des Fahrzeugs;
- – Berechnen eines statischen Verstärkungswerts, der
mit wenigstens einem der Werte der ersten Gruppe von Werten und
wenigstens einem Wert der zweiten Gruppe von Werten zusammenhängt; und
- – Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe bezüglich
eines Fahrzeugbezugspunkts basierend auf dem berechneten Eigenfrequenzwert
und dem berechneten statischen Verstärkungswert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das Gerät angeordnet, um ein Computerprogramm
ablaufen zu lassen, das computerlesbare Mittel aufweist, um die
elektronische Steuereinheit oder einen anderen Computer, der mit
der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, dazu zu veranlassen,
die nachfolgenden Schritte durchzuführen:
- – Bestimmen einer ersten Gruppe von Datenpaaren, die
dem Eigenfrequenzwert entsprechen;
- – Bestimmen einer zweiten Gruppe von Datenpaaren, die
dem statischen Verstärkungswert entsprechen; und
- – Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe basierend
auf der ersten und zweiten Gruppe von Datenpaaren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das Gerät angeordnet, um ein Computerprogramm
ablaufen zu lassen, wobei die zweite Gruppe von Datenpaaren auf
Wankwiderstandswerten basieren kann. Alternativ kann das Gerät
gemäß einem Aspekt der Erfindung dazu angeordnet
sein, ein Computerprogramm ablaufen zu lassen, wobei die zweite Gruppe
von Datenpaaren auf Torsionssteifigkeitswerten basieren kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das Gerät dazu angeordnet, ein
Computerprogramm ablaufen zu lassen, das computerlesbare Mittel
aufweist, um die elektronische Steuereinheit oder einen anderen
Computer, der mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist,
dazu zu veranlassen, den nachfolgenden Schritt durchzuführen:
- – Verarbeiten von wenigstens einer
Anzahl von Parameterwerten der ersten und zweiten Gruppe von Parameterwerten,
um eine Übertragungsfunktion zu erzeugen.
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Der
Verarbeitungsschritt kann den Schritt des Kalman-Filterns einer
Vielzahl von Werten der ersten und zweiten Gruppe von Parameterwerten umfassen.
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Der
Schritt des Berechnens der statischen Verstärkung kann
auf der erzeugten Übertragungsfunktion oder dem Kalman-Filtern
basieren. Der Schritt des Berechnens der Eigenfrequenz kann auf der
erzeugten Übertragungsfunktion oder dem Kalman-Filtern
basieren.
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Der
Schritt des Berechnens der Eigenfunktion kann auf wenigstens einer
Anzahl von Parameterwerten der ersten Gruppe von Parameterwerten
basieren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das Gerät angeordnet, um ein Computerprogramm
ablaufen zu lassen, wobei die erste Gruppe von Werten dem Wankwinkel
entsprechen kann. Alternativ ist das Gerät gemäß einem
Aspekt der Erfindung angeordnet, um ein Computerprogramm ablaufen
zu lassen, wobei die erste Gruppe von Werten der Wankwinkelgeschwindigkeit
entspricht.
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Ein
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf Computerprogrammprodukt, das
ein Computerprogramm aufweist, um die Massenschwerpunktshöhe eines
Fahrzeugs zu bestimmen, und ein computerlesbares Medium, auf dem
das Computerprogramm gespeichert ist.
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Ein
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Computer, wie eine eingebettete
elektronische Steuereinheit oder einen externen Fahrzeugcomputer,
wobei der Computer Speichermittel aufweist und ein Computerprogramm
zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe eines Fahrzeugs,
das in dem Speichermittel gespeichert ist.
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Die
vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke einer Darstellung und
Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein
oder die Erfindung auf die konkreten offenbarten Formen beschränken.
Selbstverständlich können viele Anpassungen und
Variationen für Fachleute offensichtlich sein. Die Ausführungsformen
wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung
und ihre praktischen Anwendungen bestmöglich zu beschreiben,
wobei sie dadurch andere Fachleute in die Lage versetzen sollten,
die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen
und mit den unterschiedlichen Anpassungen zu verstehen, wie sie
für die jeweilige vorgeschlagene Anwendung geeignet sind.
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Zusammenfassung
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Verfahren und Computerprogramm zum Bestimmen einer
Massenschwerpunktshöhe eines Fahrzeugs
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe
eines Fahrzeugs, das die nachfolgenden Schritte umfasst:
- – Bestimmen einer ersten Gruppe von
Werten, die mit dem Wankwinkel des Fahrzeugs bezüglich
einer Bezugsebene des Fahrzeugs zusammenhängen;
- – Bestimmen einer zweiten Gruppe von Werten, die mit
der seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs zusammenhängen;
- – Berechnen eines Eigenfrequenzwerts der Wankbewegung
des Fahrzeugs;
- – Berechnen eines statischen Verstärkungswerts, der
mit wenigstens einem der Werte der ersten Gruppe von Werten und
wenigstens einem Wert der zweiten Gruppe von Werten zusammenhängt; und
- – Bestimmen der Massenschwerpunktshöhe bezüglich
eines Fahrzeugbezugspunkts basierend auf dem berechneten Eigenfrequenzwert
und dem berechneten statischen Verstärkungswert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0027596
A1 [0004]
- - US 2004/0133338 A1 [0005]
- - WO 2006/066821 A1 [0006]