DE4336922A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Bewertung der Neigung eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Diebstahlrate für Fahrzeuge, insbesondere für relativ hoch­ wertige Kraftfahrzeuge, ist in den letzten Jahren erheblich ange­ stiegen. Der Anstieg war so dramatisch, daß die KFZ-Versiche­ rungen aufgrund der erheblich gestiegenen Versicherungsprämien für das Diebstahlrisiko vor allem im PKW-Bereich sich genötigt sahen, von den Versicherungsnehmern den Einbau von Schutzein­ richtungen zur Verhinderung eines Diebstahls zu verlangen.

Diese Schutzeinrichtungen sind von den Versicherern in ihrem Leistungsumfang exakt definiert worden, wobei zu einer vollstän­ digen Absicherung eines Fahrzeugs gegen Diebstahl auch die Über­ wachung der Neigung des Fahrzeugs im abgestellten Zustand ge­ hört. Dies deshalb, weil in vielen Fällen ein Diebstahl des Fahrzeugs verbunden ist mit einer Änderung seiner relativen Neigung im Raum, dadurch hervorgerufen, daß sich beispielsweise ein Dieb in das Fahrzeug hineinsetzt, um es wegzufahren, oder aber dadurch, daß das Fahrzeug über eine schräge Rampe auf eine Abschleppeinrichtung gezogen wird.

Nun gibt es auf dem Markt eine ganze Reihe von Neigungs-Meßge­ räten, die dem oben aufgezeigten Zweck dienen sollen, wobei jedoch alle dieser Gerätschaften ziemlich voluminös sind und daher bei den modernen Fahrzeugkonstruktionen von der Unterbrin­ gung her erhebliche Probleme verursachen.

Deshalb soll mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren die Aufgabe gelöst werden,

• 1. einen möglichst einfachen und preiswerten, von seinen geometrischen Abmessungen her sehr kleinen und leichten Neigungssensor zur Verfügung zu stellen, der ohne Schwie­ rigkeiten auf einer Leiterplatte Platz findet und dort praktisch wie ein elektronisches Bauteil bestückt werden kann und
• 2. die Auswertung der Meßsignale in möglichst einfacher aber für den Anwendungszweck effizienter Weise vorzunehmen.

Sensor

Der Sensor ist das wichtigste Bauteil eines solchen Meßgerätes und muß von den geforderten Eigenschaften her konzipiert werden. Von einem zur Messung der Neigung eines Fahrzeugs eingesetzten Sensor muß erwartet werden, daß er die Neigung des Fahrzeugs nach zwei zueinander orthogonalen Komponenten, oder aber anders ausgedrückt: die Neigung der Fahrzeugebene im Raum ständig mes­ sen kann.

Da vor allem im geparkten Zustand eines Fahrzeugs die Stromver­ sorgung eines derartigen Neigungsmeßgerätes ausschließlich von der Bordbatterie erfolgt, muß die Sensoranordnung so ausgelegt sein, daß sie im aktiven Zustand möglichst wenig elektrische Energie aufnimmt.

Andererseits muß aber die Auflösung der Sensorik möglichst gut sein und Änderungen der äußeren Parameter wie z. B. der Tempera­ tur dürfen sich nur äußerst geringfügig auf den Meßwert auswir­ ken.

Unter Zusammenfassung und Heranziehung aller vorgenannter Eigen­ schaften wird erfindungsgemäß ein in erster Linie kapazitiv wirkender Differentialsensor entsprechend der Fig. 1 und 2 vorgeschlagen.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt in seitlicher Aufsicht auf den Sensor; dieser Schnitt ist in einer Ebene ausgeführt, in der die Elektroden angeordnet sind. Demgegenüber zeigt Fig. 2 einen Schnitt durch den Sensor quer zu den Elektroden. Das Gehäuse des Sensors besteht aus Kunststoff, hat einen Innendurchmesser von ca. 10 mm und ist zu etwa zwei Drittel mit einer isolierenden Flüssigkeit gefüllt, wobei die Eigenschaften dieser Flüssigkeit weiter unten näher spezifiziert werden.

Beschreibung der Konstruktion und der Funktions­ weise des Sensors

Der Sensor, d. h. die Meßzelle, besteht aus einem vorzugsweise run­ den oder ovalen Kunststoffgefäß von etwa 10 mm Innendurchmesser, in das insgesamt 5 Elektroden in der oben dargestellten Anord­ nung eingelassen sind. Eine der Elektroden befindet sich im Zentrum eines rechtwinkligen Kreuzes, auf den 4 Schenkeln dieses Kreuzes ist jeweils eine weitere Elektrode plaziert. Die Abstän­ de der Elektroden untereinander sind jeweils in einer Richtung gleich (Abstand 1-2; 2-3). Die Abstände der Elektroden 4-2 und 2-5 sind ebenfalls gleich, müssen aber nicht gleich den Abständen 1-2 bzw. 2-3 sein.

Über unterschiedlich gewählte Abstände der Elektroden in den beiden Richtungen lassen sich z. B. unterschiedliche Empfindlich­ keiten in diesen Richtungen realisieren.

Das Gefäß wird beispielsweise über die als Befestigung ausgewiesene Grundplatte mechanisch starr mit dem zu überwachenden Fahrzeug verbunden und ist zum Teil mit einer Flüssigkeit gefüllt, die, bei möglichst kleiner elektrischer Leitfähigkeit, eine möglichst hohe Dielektrizitätskonstante aufweist und über den bei Kraftfahrzeug-Anwendungen geforderten Temperaturbereich von -40°C . . . +85°C mit möglichst geringer Änderung ihrer Viskosität im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. Hierfür eignen sich z. B. wäßrige Gemische von Glyzerin und Gly­ kol.

Diese Meßzelle stellt zwei Differentialkondensatoren dar, die in jeweils zueinander senkrechten Richtungen angeordnet sind. Die Elektroden dieser Kondensatoren werden von einfachen Metallstiften oder aber schmalen Metallstreifen gebildet. Die Kapazität eines Teilkondensators, etwa zwischen den Elektroden 1 und 2 ist damit direkt proportional der Füllhöhe der zwischen diesen Elektroden stehenden Flüssigkeit und diese wiederum ist abhängig von der Neigung des gesamten Gefäßes (dargestellt in Fig. 3).

Ist die Eintauchtiefe der beiden Elektroden verschieden, so ist zur Ermittlung der Kapazität der gemittelte Füllstand zwischen den Elektroden ausschlaggebend.

Über die Flüssigkeit sind die beiden Teile jeweils eines Dif­ ferentialkondensators miteinander gekoppelt. Genauer ausgeführt heißt dies, daß im selben Maße, wie die Kapazität eines Teilkondensators bei zunehmender Neigung des Gefäßes ansteigt, die Kapazität des zweiten der gleichen Richtung zugeordneten Teilkondensators abnimmt. Betrachtet man zunächst nur eine Richtung, so wird aufgrund der Anordnung des Differentialkondensators in den beiden Zweigen einer Standard- Brückenschaltung von der nachfolgenden Elektronik ein elektrisches Signal verarbeitet und verstärkt, das der Differenz der Kapazitäten der beiden Teilkondensatoren entspricht, wobei die Information in der Amplitudenhöhe dieses Signals liegt. Da dieser Kapazitätsdifferenz in eindeutiger Weise eine Neigung des zu überwachenden Fahrzeugs zugeordnet werden kann, ist damit ein elektrisches Signal verfügbar, das die mechanische Größe "Neigung" in eine elektrische Größe Spannung umsetzt.

Bei völlig waagerechter Abstellung des Fahrzeugs und bei völlig symmetrischer Anordnung der Elektroden im Sensorgefäß wären die beiden Teilkapazitäten der "Flüssigkeitskondensatoren" gleich groß, ihre Kapazitätsdifferenz also gleich Null und die diesem Zustand zugeordnete Neigung willkürlich ebenfalls gleich Null. Ändert sich nun der Neigungszustand des Fahrzeugs in einer Achse senkrecht zur Elektrodenanordnung im Sensorgefäß, so steigt z. B. die Flüssigkeit zwischen den Elektroden 1 und 2 an, wobei sie gleichzeitig zwischen den Elektroden 2 und 3 absinkt. Hieraus ergibt sich eine Kapazitätsdifferenz, die mit zunehmendem Nei­ gungswinkel ebenfalls zunimmt.

Verarbeitung des Meßsignals

Elektrisch läßt sich diese Kapazitätsdifferenz am einfachsten in einer Brückenanordnung messen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die beiden im unteren Teil der Brücke dargestellten Kondensatoren durch einen der oben beschriebenen Differenzkondensatoren gebildet werden, etwa durch die Elektroden 1-2-3. Die Elektrode 2 stellt dann den gemeinsamen Massepunkt am Fußpunkt der Brückenschaltung dar. Diese Elektroden 1-2-3 bilden beispielsweise den Meßkanal 1, über den z. B. die Messung der Fahrzeugneigung in Querrichtung erfolgt, die Elektroden 4-2-5 würden dann den Meßkanal 2 bilden, über den die Messung der Neigung des Fahrzeugs in Längsrichtung vorgenommen wird. Voraussetzung hierfür ist natürlich eine entsprechende Ausrichtung des Sensors im Fahrzeug, d. h. die Elektroden 4-2-5 müßten in Fahrtrichtung des Fahrzeugs liegen.

Die Brücke wird zwischen Punkt A und Punkt B mit einer Gleich­ spannung, mit einer sinusförmigen Wechselspannung, mit einer Rechteckspannung oder einer aus den vorgenannten Anteilen zu­ sammengesetzten Spannung gespeist. Die Polarität der Spannung zwischen A und B muß periodisch so umgeschaltet werden, daß der sich insgesamt zwischen diesen beiden Punkten ergebende Gleich­ spannungsanteil im zeitlichen Mittel zu Null wird.

Im sogenannten "Nullzweig" dieser Brücke, also zwischen N1 und N2 ergibt sich dann eine Spannung, die proportional der Kapazi­ tätsdifferenz der beiden Teilkondensatoren ist, sofern die bei­ den Ohm′schen Widerstände R1 und R2 gleich groß sind.

Diese Spannung im Nullzweig wird über eine herkömmliche, hoch­ ohmige Verstärkerschaltung verstärkt und dem A/D-Wandler eines Single-Chip Mikrorechners zugeführt. Dort wird diese Spannung in verstärkter Form als Digitalwert abgelegt. Damit ist dann dem Digitalwert der gemessenen Spannung eindeutig ein bestimmter Füllstand der beiden Teilkondensatoren und damit ein Neigungs­ wert des den Sensor umgebenden und mit diesem starr verbundenen Gehäuses zugeordnet.

In Fig. 5 ist das am Ausgang des Verstärkers zu erwartende Meßsignal prinzipiell dargestellt.

Besitzt die Flüssigkeit im Sensor entgegen der Darstellung in Fig. 4 einen endlichen Restleitwert, so müssen in der elektrischen Ersatzschaltung die beiden Teilkapazitäten in der Brückenschaltung durch jeweils einen parallel liegenden Widerstand ergänzt werden.

Die Messung der Neigung ist z. B. bei einer Ansteuerung der Brückenschaltung mit einer rechteckförmigen Spannung und bei Verwendung einer Sensorflüssigkeit mit einem nicht zu vernachlässigenden Restleitwert über die Amplitude des Rechtecksignals im waagerecht verlaufenden Teil dieses Signals möglich. Genauso möglich wäre eine Auswertung der Spannungsspitzen bzw. der nachfolgenden, abfallenden Signalflanke, die beim Umspringen des Rechtecksignals auftritt, wobei in dieser abfallenden Signalflanke eine umgekehrte Proportionalität zu dem Produkt R C enthalten ist.

Damit die Änderung der Neigungsebene des Fahrzeugs im Raum de­ tektierbar wird, muß der Neigungswert in einer zweiten, senk­ recht zur ersten Achse liegenden Richtung bestimmt werden kön­ nen. Dies geschieht auf genau dieselbe Art und Weise über die Elektroden 4, 2 und 5. Diese Elektroden bilden dann in einer zweiten Brückenschaltung wiederum einen Differenzkondensator. Die Spannung im Nullzweig (Kanal 2) wird entweder über eine zweite Verstärkerschaltung verstärkt und dem Analogeingang des A/D-Wandlers zugeführt. Eine andere Möglichkeit wäre es, im zeitlichen Wechsel über einen Multiplexer nacheinander Kanal 1 und dann Kanal 2 zu verstärken.

Die Meßwerte von Kanal 1 und Kanal 2 können entweder in gleichen Zeiträumen oder aber zeitlich nacheinander ermittelt werden. Um Energie einzusparen, wird die Meßanordnung nur für einen kurzen Zeitraum eingeschaltet (ca. 10 ms), dem sich eine längere Pause (ca. 90 ms) anschließt; danach wird wieder für ca. 10 ms gemes­ sen usw.

Prinzipielles Verfahren zur Überwachung der Neigung

Grundsätzlich ist zur Überwachung der Neigung eines Fahrzeugs die Speicherung der Neigungswerte über einen bestimmten Zeitraum hinweg notwendig. Die Meßanordnung muß demnach über eine ent­ sprechende Speichereinrichtung verfügen. Der minimale Zeitraum, über den diese Speicherung sinnvollerweise vorgenommen werden muß, ist bei einem Kraftfahrzeug etwa 500 ms, wie später noch dargelegt werden wird.

Der oben beschriebene Sensor ist im Fahrzeug, dessen Neigung überwacht werden soll, fest montiert, wobei der Einbauort selbst keine Rolle spielt. Die Einbaurichtung sollte, damit ein nach allen Seiten symmetrischer Meßbereich zur Verfügung steht, etwa waagerecht sein, d. h. die Flüssigkeit im Innern des Sensors steht dann an allen Elektroden gleich hoch.

Wird das Fahrzeug abgestellt und verschlossen, so wird nach einer bestimmten Verzögerungszeit, die notwendig ist, damit sich die Flüssigkeit im Innern des Sensors beruhigen kann, der augen­ blickliche und dann konstant bleibende Neigungswert in den bei­ den, aufeinander senkrecht stehenden Richtungen gemessen und in digitalisierter Form abgespeichert.

Diese Messung erfolgt mehrmals hintereinander (ca. 8 oder 16mal) und die gemittelten Meßwerte, nach Richtungen getrennt, bilden dann die sog. "Referenzwerte" oder Bezugswerte der Nei­ gung des Fahrzeugs und können beim Abstellen des Fahrzeugs, abhängig von der Neigung der Parkfläche, jedesmal andere sein.

Daraufhin wird in zeitlichen Abständen von ca. 100 ms, wie oben beschrieben, für jede der beiden Richtungen jeweils ein neuer, der aktuellen Neigung des Fahrzeugs entsprechender Meßwert ermittelt und mit dem Referenzwert der zugehörigen Neigungsrichtung verglichen. Die Abweichung des aktuellen Meßwertes vom Referenzwert nach oben oder unten entspricht der Änderung der Neigung des Fahrzeugs seit dem Zeitpunkt des Abstellens. Übersteigt diese Abweichung einen vorgegebenen Betrag der Größe FB (siehe Fig. 6), so gibt diese hier beschriebene Sensorelektronik ein Triggersignal an eine Basisalarmeinheit ab, über die dann eine weitere Reaktion erfolgt, z. B. ein Hupsignal oder ein anderes Alarmsignal ausgelöst wird.

Die Auswertung der Änderung der Neigung nach dem Abstellen des Fahrzeugs kann auch so erfolgen, daß die Änderungen zum abge­ speicherten Referenzwert aus beiden Meßrichtungen jeweils ge­ wichtet zusammengefaßt werden und dann ein Triggersignal ausge­ löst wird, wenn die gesamten Änderungen einen vorgegebenen Be­ trag überschreiten.

Änderungen der Flüssigkeitshöhe im Meßgefäß, verursacht durch Temperaturänderungen, wirken sich wegen der zur Messung ange­ wandten Differenzmethode auf den Meßwert kaum aus. Erforderli­ chenfalls kann aber zusätzlich über eine Diode eine Messung der Temperatur der Flüssigkeit erfolgen und die Meßwerte über ent­ sprechende Algorithmen im Mikrorechner korrigiert werden.

Auch dann, wenn an dem abgestellten Fahrzeug nicht manipuliert wird, können sich von den Referenzwerten leicht abweichende aktuelle Meßwerte ergeben. Dies kann z. B. dadurch verursacht sein, daß ein Reifen langsam die Luft verliert oder aber dadurch, daß durch die Stoßdämpfer bei nachträglicher Entspannung eine geringe Änderung der Position der Fahrzeugebene im Raum verursacht wird. Diese Fälle sind unkritisch und dürfen nicht zur Auslösung eines Triggersignals durch die Sensorelektronik führen.

Auch ist der Fall denkbar, daß diese Abweichung des oder der aktuellen Meßwerte vom Referenzwert sehr langsam zunimmt. Dies geschieht etwa dann, wenn das Fahrzeug im abgestellten Zustand einseitig eingeschneit wird.

Aus den dargelegten Gründen ist es notwendig, daß in größeren, vorgegebenen zeitlichen Abständen die Referenzwerte neu ermit­ telt und abgespeichert werden, wobei der neue Referenzwert sich vom alten höchstens um den oben dargestellten, vorgegebenen Betrag unterscheiden darf. Das Vorzeichen der Abweichung muß ebenfalls in beiden Fällen gleich sein. Dies kann vom Mikrorech­ ner jeweils nach der Ermittlung neuer Referenzwerte nachgeprüft werden.

Die oben beschriebene Auswanderung der Meßwerte stellt eine Drift dar. Diese Situation ist dadurch gekennzeichnet, daß je­ weils aufeinander folgend gemessene Neigungswerte sich

• 1. nur geringfügig unterscheiden und
• 2. der aus den einzelnen Messungen über einen bestim­ mten Zeitraum gemittelte Meßwert langsam zu- oder abnimmt.

Der Mikroprozessor prüft ständig, ob beide Kriterien erfüllt sind. Ist dies der Fall, so werden vor Erreichen des vorgesehe­ nen zeitlichen Abstandes dann neue Referenzwerte ermittelt, wenn die Abweichung der aktuellen Meßwerte von den Referenzwerten in die Nähe des oben genannten vorgegebenen Betrages kommt. Würde dieser erreicht, dann würde fälschlicherweise ein Triggersignal ausgelöst.

Eine andere Möglichkeit wäre eine sehr langsame Nachführung des Referenz- oder Bezugswertes entsprechend den gemessenen Abweichungen von den aktuellen Meßwerten.

Bewertung der digitalisierten Meßsignale

Die zwischen N1 und N2 gemessene Differenzspannung kann ein positives oder negatives Vorzeichen besitzen. Um die spätere rechnerische Behandlung auf den in bezug auf Arithmetik nicht sehr leistungsfähigen Single-Chip-Rechnern zu vereinfachen, wird abhängig von dem Betrag des gemessenen Referenzwertes, wie er oben eingeführt wurde, ein konstanter Wert D0 hinzuaddiert oder subtrahiert und so ein normierter Referenzwert (NORMREF) gebil­ det. Dieser konstante Wert D0 wird so gewählt, daß sich einer­ seits, unabhängig von der Größe des tatsächlich ermittelten Referenzwertes immer derselbe Wert NORMREF ergibt. Andererseits muß diese Konstante D0 so geartet sein, daß bei gleichbleibendem NORMREF der tatsächliche Meßwert der Einzelmessung mindestens innerhalb des oben benannten vorgegebenen Betrages der Größe FB liegen darf, innerhalb dessen kein Triggersignal zur Auslösung eines Alarmes erzeugt wird. So muß also nach jeder Neubildung eines Referenzwertes ein neuer konstanter Wert D0 bestimmt werden, der zum Referenzwert addiert, den Wert NORMREF ergibt. Damit die vorab beschriebene Normierung stimmt, muß dann zu jedem gemessenen Differenzwert der gleiche, konstante Wert D0 ebenfalls hinzuaddiert bzw. subtrahiert werden. Man erhält so normierte Meßwerte (NMW).

Da jedem Meßwert eine bestimmte maximale Abweichung FB vom ermittelten Referenzwert zugestanden wird, ohne daß ein Triggersignal zur Alarmauslösung erzeugt wird, läßt sich die Gesamtheit aller Meßwerte, die innerhalb dieses tolerierten Bereiches liegen und für die kein Triggersignal ausgelöst wird, zu einer unscharfen Menge (Fuzzy-Menge) M₀ zusammenfassen. Hierzu ist es erforderlich, für diese Menge eine Zugehörigkeitsfunktion zu definieren, die für das Element NORMREF gleich 1 sein soll und dann für Meßwerte mit positiven und negativen Abweichungen von NORMREF nach einer linearen Funktion zu- bzw. abnehmen soll, wie dies in Fig. 6 darge­ stellt ist.

Die Zugehörigkeitsfunktionen für die hier beispielhaft definierten Fuzzy-Mengen sollen wie folgt definiert sein, wobei mit NEIG der jeweilige Meßwert der Neigung bezeichnet sein soll:

Sämtliche Fuzzy-Mengen mit ihren Zugehörigkeitsfunktionen sind in Fig. 6 dargestellt.

Diejenigen Elemente der Menge M₀, die sich von NORMREF gerade um die maximale Abweichung ± ½FB unterscheiden, sollen eine Zugehörigkeitsfunktion von µ = 0,5 zu dieser Menge besitzen (siehe Fig. 6).

Daneben gibt es eine Fuzzy-Menge M₁, der vor allem diejenigen Meßwerte angehören, die sich vom Wert NORMREF um mehr als die maximale Abweichung ½FB nach unten unterscheiden.

Eine dritte Fuzzy-Menge M₂ beinhaltet vor allem diejenigen Meß­ werte, die sich vom Wert NORMREF um mehr als die maximale Abwei­ chung ½FB nach oben unterscheiden.

Anheben des Fahrzeugs aus der Abstellposition heraus

Wird nun durch Messung ein normierter Meßwert (NMW) ermittelt, so wird zunächst vom Single-Chip-Rechner geprüft, ob seine Zu­ gehörigkeitsfunktion zur Menge M₀ größer als 0,5 ist.

• Ist dies der Fall, so ist seit dem Abstellen des Fahrzeugs höchstens eine sehr kleine Änderung seiner Lage eingetreten; es ist keine Manipulation am Fahrzeug erfolgt und nach einer entsprechenden Pause kann der nächste Meßwert ermittelt werden. Eine Reaktion der Überwachungseinrichtung ist nicht erforderlich.
• Ist dies jedoch nicht der Fall, d. h. ist die Zugehörigkeitsfunktion des ermittelten Meßwertes zur Menge M₀ kleiner als 0,5, so ist das Fahrzeug seit seiner Abstellung um einen Betrag angehoben oder abgesenkt worden, der nicht mehr zulässig ist.

Tritt dieser Fall in mehreren aufeinander folgenden Messungen ein, so zeigt dies eine in Gang befindliche Manipulation am Fahrzeug an und es muß ein Triggersignal zur Auslösung eines Alarmes erzeugt werden.

Aufschaukeln eines Fahrzeugs

Ein Fahrzeug kann jedoch durch äußere Einwirkung von Personen aufgeschaukelt werden. Die Schwingungen der Karosserie gegenüber dem Fahrgestell erfolgen dann wegen der großen Masse des Fahr­ zeugs mit einer Eigenfrequenz, die im wesentlichen von der Fede­ rung des Fahrzeugs bestimmt wird und die etwa bei 1 Hz liegt.

Aus diesem Grunde ist eine weitere Prüfung der Meßwerte notwen­ dig, sofern sich bei einem Meßwert eine Zugehörigkeit von klei­ ner 0,5 zur Menge M₀ ergibt.

Ist dies der Fall, so weist dieser Meßwert eine Zugehörigkeit von µ < 0,5 entweder zu M₁ oder zu M₂ auf. Bleibt diese Zugehö­ rigkeit für eine Zeitdauer größer 500 ms bestehen, so entspricht dies dem oben beschriebenen Fall und es muß ein Triggersignal ausgelöst werden.

Um in diesem Fall eindeutige Aussagen treffen zu können, muß das Überwachungssystem mindestens ein Gedächtnis haben, das 500 ms zurückreicht. Dies ist nur durch Verwendung von entsprechenden Speichern möglich.

Bei einer Schwingung der Fahrzeugkarosserie gegen das Chassis treten Meßwerte auf, die in ihrer zeitlichen Abfolge jeweils mit µ < 0,5 den Mengen M₁, M₀, M₂, M₀, M₁, M₀ . . . usw. angehören. Der Wechsel der ermittelten Meßwerte von Menge zu Menge ge­ schieht dann in Zeitintervallen kleiner 500 ms.

Wird dieser Fall festgestellt, so muß, sofern die Zugehörig­ keitsfunktion für eine der obigen Mengen nicht länger als 500 ms einen Wert größer 0,5 beibehält, ein Triggersignal zur Auslösung von Alarm solange unterdrückt werden, bis die ermittelten Meß­ werte mit µ < 0,5 wieder der Menge M₀ angehören. Dies würde dann eintreten, wenn das Fahrzeug nur aufgeschaukelt und dabei nicht gleichzeitig angehoben wird. Der ursprüngliche Neigungszustand würde nach Abklingen der Schwingungen wieder erreicht.

Stellt sich nach Beendigung der Schwingungen jedoch ein statio­ närer Meßwert ein, der mit µ < 0,5 entweder der Menge M₁ oder aber der Menge M₂ angehört, so muß ein Triggersignal zur Aus­ lösung von Alarm erfolgen. Das Kriterium hierfür ist, daß Meßwerte auftreten, deren Zugehörigkeitsfunktion für ein Zeitintervall länger als 500 ms einen Wert von µ < 0,5 in der Menge M₁ oder aber in der Menge M₂ aufweist.

Claims (16)

1. Verfahren zur Messung und Bewertung der Neigung eines Fahrzeugs im Raum durch Bildung eines Bezugswertes (Referenzwertes) der Neigung, der nach dem Abstellen des Fahrzeugs durch Mittelung von mehreren, in zeitlichen Abständen von ca. 100 ms gemessenen Neigungswerten errechnet und dann abgespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für alle zu späteren Zeitpunkten ermittelten Meßwerte der Neigung Zugehörigkeitsfunktionen zu einer festen Anzahl von Fuzzy-Sets definiert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Sets so gewählt sind, daß sich über die Zugehörig­ keitsfunktionen zu den einzelnen Sets eindeutig entscheiden läßt, ob ein ermittelter Meßwert der Neigung um mehr als einen vorgegebenen Betrag (FB) vom Bezugswert nach oben beziehungsweise um mehr als diesen Betrag nach unten abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufgeschaukeltes Fahrzeug in der zeitlichen Folge Neigungsmeßwerte liefert, die wiederum in zeitlicher Folge über den augenblicklichen Maximalwert ihrer Zugehörigkeitsfunktion µ verschiedenen Fuzzy-Sets angehören, wobei diese Fuzzy-Sets mit der Periodizität der Eigenschwingung der Fahrzeugkarosserie gegen das Chassis durchlaufen werden und Meßwerte aus allen denjenigen Fuzzy- Sets auftreten, die den Neigungswerten zugeordnet sind, die weniger als FB vom ermittelten Bezugswert der Neigung abweichen.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung dann Alarm auslöst, wenn über einen zusammenhängenden Zeitraum von mehr als der halben Periodendauer der Eigenschwingung des Fahrzeugs (Chassis gegen Karosserie) Neigungsmeßwerte auftreten, die mit dem augenblicklichen Maximalwert ihrer Zugehörigkeitsfunktionen einem oder mehreren Fuzzy-Sets angehören, die solche Meßwerte enthalten, die um mehr als den Betrag FB von dem Bezugswert entweder nach oben oder aber nach unten abweichen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmauslösung der Neigungsüberwachungseinrichtung solange unterdrückt wird, wie die in zeitlicher Folge ermittelten Meßwerte periodisch mit etwa der Periodendauer der Eigenschwingung verschiedene, in Bezug auf den Neigungs-Meßwert symmetrisch um den Bezugswert herum liegende Fuzzy-Sets durchlaufen, wobei die Zuordnung eines Meßwertes zu einem bestimmten Fuzzy-Set über den jeweiligen Maximalwert der Zugehörigkeitsfunktionen zu den verschiedenen Sets vorgenommen werden soll.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert der Neigung über lange Zeiträume (ca. 30 Minuten) entweder langsam nachgeführt, oder aber nach Ablauf dieser Zeiträume neu ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Detektion des Aufschaukelns eines Fahrzeugs dann ein neuer Bezugswert der Neigung ermittelt wird, wenn dieses Aufschaukeln von der Überwachungseinrichtung als beendet erkannt wird und die dann ermittelten Meßwerte über das augenblickliche Maximum ihrer Zugehörigkeitsfunktionen stationär dem Fuzzy- Set oder den Fuzzy-Sets zuzuordnen sind, die solche Meßwerte enthalten, die um einen Betrag kleiner als FB vom Bezugswert der Neigung abweichen.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen in einer Ebene ermittelten Neigungswerte völlig separat voneinander behandelt und getrennten, voneinander unabhängigen Fuzzy- Sets zugeordnet werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in zeitlicher Folge ermittelten Meßwerte ständig nach Plausibilitätskriterien geprüft und dann kein Triggersignal ausgelöst wird, wenn die Plausibilität zwischen den Meßwerten nicht gegeben ist.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungs- Meßwerte aus zwei in einer Ebene senkrecht zueinander liegenden Richtungen mit gleicher oder verschiedener Gewichtung arithmetisch miteinander verknüpft und ein resultierender Wert gebildet wird, für den dann ein Bezugswert abgespeichert und danach entsprechende Fuzzy- Sets definiert werden.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Neigung eines Fahrzeugs ein Sensorelement verwendet wird, das aus einem kleinen, zum Teil mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter mit insgesamt 5 Elektroden besteht, die innerhalb dieses Behälters in Form eines rechtwinkligen Kreuzes angeordnet sind, wobei sich eine der 5 Elektroden im Zentrum und jeweils eine weitere auf jedem Schenkel dieses Kreuzes befindet und jeweils drei in einer Richtung angeordnete Elektroden dadurch zwei gekoppelte Kondensatoren (Differentialkondensator) bilden, daß die Elektroden in ein gemeinsames Volumen einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit eintauchen.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in ein gemeinsames Volumen einer nicht isolierenden Flüssigkeit eintauchen und somit gekoppelte Kondensatoren und Widerstände darstellen.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Kondensatoren bzw. gekoppelten Widerstände jeweils in einem Zweig einer elektrischen Brückenschaltung liegen, die übrigen Schaltelemente in der Brücke neigungsunabhängig ausgestaltet sind und im Nullzweig der Brücke ein Signal ansteht, das in eindeutiger Weise von der Neigung des Sensorelements im Raum abhängig ist.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Meßeinrichtung ermittelten Neigungswerte durch eine im Sensorelement vorhandene Temperatur-Meßeinrichtung abhängig von der ermittelten Temperatur korrigiert werden.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im zeitlichen Wechsel und mit dazwischen liegenden Pausen die aktuellen Werte der Neigung in den beiden zueinander senkrecht angeordneten Richtungen periodisch gemessen und mindestens für etwa 500 ms gespeichert werden.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuellen Werte der Neigung in den beiden zueinander senkrecht angeordneten Richtungen gleichzeitig gemessen und diese Messung jeweils nach einer Pause periodisch wiederholt wird, wobei die ermittelten Meßwerte wiederum mindestens für etwa 500 ms gespeichert werden.