WO2018145683A1 - System and method for determining a pitch angle of a vehicle - Google Patents

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WO2018145683A1
WO2018145683A1 PCT/DE2018/000020 DE2018000020W WO2018145683A1 WO 2018145683 A1 WO2018145683 A1 WO 2018145683A1 DE 2018000020 W DE2018000020 W DE 2018000020W WO 2018145683 A1 WO2018145683 A1 WO 2018145683A1
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vehicle
acceleration
pitch angle
sensor unit
direction vector
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PCT/DE2018/000020
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Dirk Engert
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HTW Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
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    • B60W2520/28—Wheel speed

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for determining a pitch angle of a vehicle.
  • the invention makes it possible to improve the accuracy of pitch angle determination in non-uniform driving on inclines.
  • a pitch angle describes an angle of inclination about a transverse axis and is used in vehicle technology for characterizing and adapting dynamic driving properties of a vehicle or as an output value for controlling lighting devices of a vehicle.
  • Solutions are known in which the pitch angle of a vehicle is determined with attached to the front and rear axle of the vehicle sensors in which a relative movement between the chassis and body is measured. This method has the disadvantage that a relatively high installation effort is required for the arrangement and wiring of the sensors on one of the vehicle axles of a vehicle. It therefore calls for a solution that
  • a method is known from DE 10 2008 027 087 AI, wherein for determining the pitch angle of a vehicle on the vehicle arranged acceleration sensors are used without a complex assembly on
  • Chassis or on the vehicle axles of the vehicle is required.
  • acceleration values are detected in each case in one direction along a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis of the vehicle, with the acceleration values being used to determine an actual angle of inclination that can be computationally compensated, provided that the Size of vector sum of accelerations differs significantly from the magnitude of gravitational acceleration.
  • horizontal acceleration forces act on the acceleration sensors, which may cause a change in the resulting acceleration vector, thereby determining a pitch angle that is incorrect.
  • the problem underlying the invention is to provide a system for example, that an acceleration on a slope too large a pitch angle is determined, wherein when decelerating downhill too small pitch angle is determined.
  • the system according to the invention for determining a pitch angle of a vehicle has a first sensor unit, a second sensor unit and a third sensor unit.
  • the first sensor unit is configured to determine a longitudinal acceleration along a longitudinal axis of a vehicle.
  • the second sensor unit has a measuring unit that is stationarily coupled to a spatial orientation of the vehicle and is set up to measure a vertical acceleration of the vehicle along a vehicle vertical axis which is oriented orthogonally to the vehicle longitudinal axis.
  • the third sensor unit has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle and is for measuring a horizontal acceleration of the Vehicle set up. Furthermore, the system according to the invention has an arithmetic unit with which the acceleration values supplied by the sensor units can be interpreted in the form of direction vectors in order to determine a corrected pitch angle of the vehicle based on angular relationships between the direction vectors. According to the invention, the computing device is set up,
  • the absolute pitch angle is initially calculable, because of the measurement error not the actual pitch angle of the vehicle equivalent.
  • the angle between the direction vector of the vertical acceleration and a direction vector of the acceleration due to gravity is calculated assuming that the acceleration due to gravity corresponds to the acceleration of gravity on the ground.
  • the directional vector of gravitational acceleration can be used in the calculation of the absolute pitch angle as a known quantity.
  • the correction angle can be calculated on the basis of the longitudinal acceleration provided by the first sensor unit and the horizontal acceleration provided by the third sensor unit, in which the angle between the direction vector of the longitudinal acceleration and the direction vector of the horizontal acceleration is calculated.
  • the corrected pitch angle corresponding to the actual pitch angle of the vehicle is calculable by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle.
  • the static pitch angle also called the static pitch angle can be, it is an angle between the vehicle longitudinal axis or a parallel to the vehicle longitudinal axis oriented vehicle level and the vehicle surface on which the vehicle is moving.
  • the static pitch angle of the vehicle is 0 ° when the vehicle longitudinal axis or the vehicle level and the vehicle ground are parallel.
  • the system according to the invention has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle, there is the possibility of measuring acceleration forces acting horizontally on the vehicle independently of the spatial orientation of the vehicle, with the measured horizontal acceleration forces being erroneously determined for correction Nickwinkels are used.
  • the measuring unit of the third sensor unit can be kept floating in a liquid in order to be able to measure horizontally acting acceleration forces.
  • the measuring unit of the third sensor unit can always be kept in a horizontal position regardless of the spatial orientation of the vehicle.
  • the measuring unit of the third sensor unit may be formed as a floating body, which is arranged in a housing at least partially filled with a fluid.
  • the measuring unit of the third sensor unit has a MEMS
  • the first sensor unit may comprise a tachometer for determining a rotational speed of a wheel of the vehicle. This makes it possible in a simple manner to determine the longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle. It may be provided that a device for determining the wheel speed which already precedes the vehicle is used to determine a longitudinal acceleration of the vehicle. For this case, it can be provided that the arithmetic unit is set up to receive and interpret vehicle data. Conveniently, the computational unit have an interface that allows data exchange with the vehicle electronics, for example via the vehicle CAN bus.
  • the inventive system for determining a pitch angle can be retrofitted in vehicles without means for determining a vehicle pitch angle. Furthermore, the system according to the invention can be integrated in vehicles which have outdated or inaccurate sensors for determining the pitch angle.
  • At least the second sensor unit and the third sensor unit can be arranged in a common housing.
  • the first sensor unit, the second sensor unit, the third sensor unit and the arithmetic unit are arranged in a common housing, so that the system according to the invention can be made compact and as a closed unit.
  • At least the second sensor unit and the third sensor unit should be arranged at a position between the axles of the chassis of the vehicle, particularly preferably in the middle between the axles of the chassis. It may further be provided that at least the second sensor unit and the third sensor unit are arranged at a center of gravity of a vehicle or at a predetermined distance from a center of gravity of the vehicle.
  • an arithmetic unit already present in the vehicle can be used as the arithmetic unit, wherein the first sensor unit, the second sensor unit and the third sensor unit of the system according to the invention can be electrically connected to the arithmetic unit of the vehicle.
  • a software can be provided for the in-vehicle arithmetic unit which enables the in-vehicle arithmetic unit to interpret the acceleration values supplied by the sensor units in order to determine a corrected pitch angle.
  • the first sensor unit, the second sensor unit and the third sensor unit can each have a radio module, with the radio module data, in particular acceleration data can be transmitted wirelessly.
  • the arithmetic unit or the in-vehicle arithmetic unit also have a radio module, so that a wireless communication can be realized, which enables a saving of cable connections between the sensor units and a computing unit.
  • the invention further comprises a method for determining a pitch angle of a vehicle, in which a vertical acceleration of a vehicle along a vertical axis of the vehicle, a longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle and a horizontal acceleration of the vehicle are detected independently of the vertical acceleration and the longitudinal acceleration, using a Angle relationship between a direction vector of the acceleration due to gravity and a vertical acceleration direction vector, an absolute pitch angle, and a correction angle determined by an angular relationship between a direction vector of the longitudinal acceleration and a direction vector of the horizontal acceleration, wherein a corrected pitch angle of the vehicle is determined by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle.
  • horizontally acting acceleration forces are advantageously independently determined by measurement, so that the measured values of the horizontal acceleration can be used to determine a correction angle in which the angle between a direction vector of the horizontal acceleration and a direction vector of the longitudinal acceleration is determined.
  • the absolute pitch angle the angle between the direction vector of the vertical acceleration and a direction vector of the acceleration due to gravity is calculated, assuming that the acceleration due to gravity corresponds to the acceleration of gravity on the ground. Therefore, the calculation of the absolute pitch angle uses the directional vector of the acceleration of gravity as a known quantity.
  • the correction angle compensates for the proportion of the absolute pitch angle caused due to measurement errors by horizontally acting acceleration forces in the determination of the vertical acceleration, so that by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle. ten pitch angle, a corrected pitch angle can be determined, which corresponds to the actual pitch angle of the vehicle.
  • the longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle can be determined on the basis of the rotational speed of a wheel of the vehicle.
  • no separate sensor for determining the longitudinal acceleration is needed.
  • the pitch angle when driving the vehicle can be determined.
  • the corrected pitch angle determined in accordance with the method of the invention may be used to correct a level indication of an in-vehicle fluid container, such as a fuel tank or a disk water tank. Furthermore, there is the possibility that the corrected pitch angle may be used in conjunction with camera-based assistance systems, for example to correct a display of an ROI (English region of interest). In addition, the corrected pitch angle can be used for a suspension tuning of the vehicle.
  • an in-vehicle fluid container such as a fuel tank or a disk water tank.
  • the corrected pitch angle may be used in conjunction with camera-based assistance systems, for example to correct a display of an ROI (English region of interest).
  • the corrected pitch angle can be used for a suspension tuning of the vehicle.
  • Figure 1 a schematic representation of an embodiment of the inventive system for determining a pitch angle of a vehicle
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention for determining a pitch angle ⁇ of a vehicle
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the In the example shown, the vehicle 1 is on a slope, wherein the vehicle 1 is accelerated in the direction of travel 7, so that the chassis of the vehicle 1 einfedert in the rear vehicle area bezeihungêt lowers.
  • Vehicle 1 the angle between a longitudinal axis 5 of the vehicle 1 and the vehicle ground on which the vehicle 1 moves, changed.
  • the system has a first sensor unit 2, which is a tachometer, which is arranged on a wheel 8 of the vehicle 1 in order to detect the rotational speed of the wheel 8.
  • the first sensor unit 2 is for
  • the system has a second sensor unit 3 and a third sensor unit 4, which are arranged in a housing 9, wherein the second sensor unit 3 has a fixedly coupled to a spatial orientation of the vehicle 1 measuring unit and for measuring a vertical acceleration of the vehicle 1 along a Vehicle vertical axis 6, which is oriented orthogonal to the vehicle longitudinal axis 5 is arranged.
  • the third sensor unit 4 has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle 1 and is set up to measure a horizontal acceleration of the vehicle 1. In this case, the measuring unit of the third sensor unit 4 is kept floating in a liquid 10 in order to ensure a horizontal positioning of the measuring unit independently of the orientation of the vehicle 1.
  • the measuring unit of the third sensor unit 4 has a MEMS sensor with which a horizontal acceleration of the vehicle 1 can be measured.
  • the housing 9, which houses the sensor units 3 and 4, is arranged in the middle between the vehicle axles of the vehicle 1.
  • the system according to the invention has a computing unit (not shown) with which the first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 are electrically coupled.
  • the first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 deliver acceleration values to the arithmetic unit, wherein the supplied acceleration values are stored by the arithmetic unit in the form of direction vectors a, b, c and d. can be pretended, wherein the computing device based on angular relationships between the direction vectors a, b, c and d calculates a corrected pitch angle ⁇ of the vehicle 1.
  • the first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 each have a radio module (not shown) with which a wireless communication with the arithmetic unit is provided so that the acceleration values from the first sensor unit 2, the second Sensor unit 3 and the third sensor unit 4 can be wirelessly transmitted to the arithmetic unit.
  • the wireless communication can be provided via Bluetooth or WLAN.
  • provision can be made for the first sensor unit 2, the second sensor unit 3, the third sensor unit 4 and the arithmetic unit to be integrated into an on-board communication network.
  • the computing means is arranged to calculate a corrected pitch angle ⁇ of the vehicle 1, the correction angle a.2 being subtracted from the absolute pitch angle ⁇ .
  • the procedure in the present example is that first a vertical acceleration of the vehicle 1 along the vertical axis 6 of the vehicle 1, a longitudinal acceleration along a longitudinal axis 5 of the vehicle 1 and a horizontal acceleration of the vehicle 1 are detected independently of the vertical acceleration and the longitudinal acceleration. Subsequently, the absolute pitch angle ctl is determined, in which the angle between the direction vector g of a given acceleration due to gravity and a direction vector a of the vertical acceleration is calculated. At the same time, the correction angle ct2 is determined by calculating the angle between the direction vector c of the longitudinal acceleration and the direction vector b of the horizontal acceleration. Finally, the corrected pitch angle ⁇ is calculated by subtracting the correction angle ct2 from the pitch angle ctl. The corrected pitch angle ⁇ corresponds to the angle between the longitudinal axis 5 and the vehicle background on which the vehicle 1 travels.
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention for determining a pitch angle ⁇ of a vehicle 1.
  • the vehicle 1 is on a slope, with the vehicle 1 being decelerated in the direction of travel 7, so that the chassis of the vehicle 1 in the front of the vehicle einfedert. Since the illustration shown in FIG. 2 differs from the illustration shown in FIG. 1 only with regard to the direction of travel of the vehicle 1, reference is made to the description of FIG. 1 for the description of FIG.

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Abstract

The invention relates to a method for determining a pitch angle of a vehicle. The invention particularly improves the accuracy of pitch angle determination during irregular driving on inclined surfaces. The system for determining the pitch angle of a vehicle (1) according to the invention comprises a first sensor unit (2), designed to determine a longitudinal acceleration along a longitudinal axis (5) of a vehicle (1), a second sensor unit (3), having a measuring unit that is fixedly coupled to a spatial orientation of the vehicle (1) and designed for measuring a vertical acceleration of the vehicle (1) along a vertical axis (6), and a third sensor unit (4), having a measurement unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle and designed for measuring a horizontal acceleration of the vehicle (1), and an arithmetic unit designed to calculate: an absolute pitch angle (α1) by way of an angular correlation between a direction vector (g) of the gravitational acceleration and a direction vector (a) of the vertical acceleration, a correction angle (α2) by way of an angular correlation between a direction vector (c) of the longitudinal acceleration and a direction vector (b) of the horizontal acceleration, and a corrected pitch angle (α) of the vehicle (1) by subtracting the correction angle (α2) from the absolute pitch angle (α1).

Description

System und Verfahren zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs  System and method for determining a pitch angle of a vehicle
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs. Insbesondere ermöglicht die Erfindung eine Verbesserung der Genauigkeit der Nickwinkelbestimmung beim ungleichförmigen Fahren auf Neigungen. The invention relates to a system and a method for determining a pitch angle of a vehicle. In particular, the invention makes it possible to improve the accuracy of pitch angle determination in non-uniform driving on inclines.
Ein Nickwinkel beschreibt einen Neigungswinkel um eine Querachse und dient in der Fahrzeugtechnik zur Charakterisierung und Anpassung von fahrdynamischen Eigenschaften eines Fahrzeugs oder als Ausgangswert zur Regelung von Beleuchtungseinrichtungen eines Fahrzeugs. Es sind Lösungen bekannt, bei denen der Nickwinkel eines Fahrzeugs mit an der Vorderachse und Hinterachse des Fahrzeugs angebrachten Sensoren bestimmt wird, in dem eine Relativbewegung zwischen Fahrwerk und Karosserie gemessen wird. Diese Methode hat zum Nachteil, dass für die Anordnung und Verkabelung der Sensoren an einer der Fahrzeugachsen eines Fahrzeugs ein vergleichsweise hoher Montageaufwand erforderlich ist. Es wird daher eine Lösung gefordert, die eine ein- A pitch angle describes an angle of inclination about a transverse axis and is used in vehicle technology for characterizing and adapting dynamic driving properties of a vehicle or as an output value for controlling lighting devices of a vehicle. Solutions are known in which the pitch angle of a vehicle is determined with attached to the front and rear axle of the vehicle sensors in which a relative movement between the chassis and body is measured. This method has the disadvantage that a relatively high installation effort is required for the arrangement and wiring of the sensors on one of the vehicle axles of a vehicle. It therefore calls for a solution that
|Bestätigungskopie| fache Montage ermöglicht und bei Fahrzeugen ohne Nickwinkelbestimmung auf einfache Weise nachgerüstet werden kann. | Confirmation copy | allows easy mounting and can be easily retrofitted on vehicles without Nickwinkelbestimmung.
Bekannt ist eine Methode aus DE 10 2008 027 087 AI, wobei zur Bestimmung des Nickwinkels eines Fahrzeugs an dem Fahrzeug angeordnete Beschleuni- gungssensoren eingesetzt werden, ohne dass eine aufwändige Montage amA method is known from DE 10 2008 027 087 AI, wherein for determining the pitch angle of a vehicle on the vehicle arranged acceleration sensors are used without a complex assembly on
Fahrwerk oder an den Fahrzeugachsen des Fahrzeugs erforderlich ist. Gemäß der Lehre von DE 10 2008 027 087 AI werden jeweils in eine Richtung entlang einer Längsachse, einer Querachse und einer Hochachse des Fahrzeugs Beschleunigungswerte erfasst, wobei anhand der Beschleunigungswerte ein ak- tueller Neigungswinkel bestimmt wird, der rechnerisch kompensiert werden kann, sofern sich die Größe der Vektorsumme der Beschleunigungen wesentlich von der Größe der Erdbeschleunigung unterscheidet. Beim ungleichförmigen Fahren auf Neigungen besteht jedoch das Problem, dass auf die Beschleunigungssensoren horizontale Beschleunigungskräfte wirken, die eine Änderung des resultierenden Beschleunigungsvektors hervorrufen können, wodurch ein fehlerhafter Nickwinkel bestimmt wird. So kann es beispielsweise vorkommen, dass bei einer Beschleunigung an einer Steigung ein zu großer Nickwinkel bestimmt wird, wobei beim Verzögern bergab ein zu kleiner Nickwinkel bestimmt wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein System zurChassis or on the vehicle axles of the vehicle is required. According to the teaching of DE 10 2008 027 087 A1, acceleration values are detected in each case in one direction along a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis of the vehicle, with the acceleration values being used to determine an actual angle of inclination that can be computationally compensated, provided that the Size of vector sum of accelerations differs significantly from the magnitude of gravitational acceleration. However, in non-uniform driving on inclines, there is a problem that horizontal acceleration forces act on the acceleration sensors, which may cause a change in the resulting acceleration vector, thereby determining a pitch angle that is incorrect. Thus, it may happen, for example, that an acceleration on a slope too large a pitch angle is determined, wherein when decelerating downhill too small pitch angle is determined. The problem underlying the invention is to provide a system for
Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs vorzuschlagen, mit dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verringert werden können. Weiterhin ist es Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs vorzuschlagen. Das erfindungsgemäße System zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs weist eine erste Sensoreinheit, eine zweite Sensoreinheit und eine dritte Sensoreinheit auf. Die erste Sensoreinheit ist zum Bestimmen einer Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse eines Fahrzeugs eingerichtet. Die zweite Sensoreinheit weist eine an eine räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs ortsfest gekoppelte Messeinheit auf und ist zum Messen einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs entlang einer Fahrzeugvertikalachse, die orthogonal zur Fahrzeuglängsachse orientiert ist, eingerichtet. Die dritte Sensoreinheit weist eine von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs entkoppelte Messeinheit auf und ist zum Messen einer Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs eingerichtet. Weiterhin weist das erfindungsgemäße System eine Recheneinheit auf, mit der die von den Sensoreinheiten gelieferten Beschleunigungswerte in Form von Richtungsvektoren interpretiert werden können, um anhand von Winkelbeziehungen zwischen den Richtungsvektoren einen korrigierten Nickwinkel des Fahrzeugs zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist die Recheneinrichtung eingerichtet, Determining a pitch angle of a vehicle, with which the disadvantages known from the prior art can be reduced. Furthermore, it is an object to propose a method for determining a pitch angle of a vehicle. The system according to the invention for determining a pitch angle of a vehicle has a first sensor unit, a second sensor unit and a third sensor unit. The first sensor unit is configured to determine a longitudinal acceleration along a longitudinal axis of a vehicle. The second sensor unit has a measuring unit that is stationarily coupled to a spatial orientation of the vehicle and is set up to measure a vertical acceleration of the vehicle along a vehicle vertical axis which is oriented orthogonally to the vehicle longitudinal axis. The third sensor unit has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle and is for measuring a horizontal acceleration of the Vehicle set up. Furthermore, the system according to the invention has an arithmetic unit with which the acceleration values supplied by the sensor units can be interpreted in the form of direction vectors in order to determine a corrected pitch angle of the vehicle based on angular relationships between the direction vectors. According to the invention, the computing device is set up,
• zum Berechnen eines absoluten Nickwinkels anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor der Erdbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Vertikalbeschleunigung • for calculating an absolute pitch angle based on an angular relationship between a direction vector of the acceleration due to gravity and a direction vector of the vertical acceleration
• zum Berechnen eines Korrekturwinkels anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor der Längsbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung und • For calculating a correction angle based on an angular relationship between a direction vector of the longitudinal acceleration and a direction vector of the horizontal acceleration and
• zum Berechnen eines korrigierten Nickwinkels des Fahrzeugs durch Subtrahieren des Korrekturwinkels von dem absoluten Nickwinkel. • for calculating a corrected pitch angle of the vehicle by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle.
Auf Basis des von der Messeinheit der zweiten Sensoreinheit gelieferten Beschleunigungswertes, welcher infolge von auf die Messeinheit der zweiten Sensoreinheit wirkenden horizontalen Beschleunigungskräfte insbesondere beim Fahren auf Neigungen fehlerhaft sein kann, ist zunächst der absolute Nickwinkel berechenbar, der wegen des Messfehlers nicht dem tatsächlichen Nickwinkel des Fahrzeugs entspricht. Zum Berechnen des absoluten Nickwinkels wird der Winkel zwischen dem Richtungsvektor der Vertikalbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Erdbeschleunigung berechnet, wobei angenommen wird, dass die Erdbeschleunigung der Fallbeschleunigung auf der Erde entspricht. Somit ist der Richtungsvektor der Erdbeschleunigung bei der Berechnung des absoluten Nickwinkels als bekannte Größe einsetzbar. Gleichzeitig ist der Korrekturwinkel auf Basis der von der ersten Sensoreinheit gelieferten Längsbeschleunigung und der von der dritten Sensoreinheit gelieferten Horizontalbeschleunigung berechenbar, in dem der Winkel zwischen dem Richtungsvektor der Längsbeschleunigung und dem Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung berechnet wird. Der korrigierte Nickwinkel, der dem tatsächlichen Nickwinkel des Fahrzeugs entspricht, ist durch Subtrahieren des Korrekturwinkels von dem absoluten Nickwinkel berechenbar. Bei dem korrigierten Nickwinkel, der auch als statischer Nickwinkel bezeichnet werden kann, handelt es sich um einen Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse beziehungsweise einer parallel zur Fahrzeuglängsachse orientierten Fahrzeugebene und dem Fahrzeuguntergrund auf dem sich das Fahrzeug fortbewegt. Der statische Nickwinkel des Fahrzeugs beträgt 0° wenn die Fahr- zeuglängsachse beziehungsweise die Fahrzeugebene und der Fahrzeuguntergrund parallel sind. On the basis of the acceleration value supplied by the measuring unit of the second sensor unit, which may be faulty due to horizontal acceleration forces acting on the measuring unit of the second sensor unit, especially when driving on inclines, the absolute pitch angle is initially calculable, because of the measurement error not the actual pitch angle of the vehicle equivalent. For calculating the absolute pitch angle, the angle between the direction vector of the vertical acceleration and a direction vector of the acceleration due to gravity is calculated assuming that the acceleration due to gravity corresponds to the acceleration of gravity on the ground. Thus, the directional vector of gravitational acceleration can be used in the calculation of the absolute pitch angle as a known quantity. At the same time, the correction angle can be calculated on the basis of the longitudinal acceleration provided by the first sensor unit and the horizontal acceleration provided by the third sensor unit, in which the angle between the direction vector of the longitudinal acceleration and the direction vector of the horizontal acceleration is calculated. The corrected pitch angle corresponding to the actual pitch angle of the vehicle is calculable by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle. At the corrected pitch angle, also called the static pitch angle can be, it is an angle between the vehicle longitudinal axis or a parallel to the vehicle longitudinal axis oriented vehicle level and the vehicle surface on which the vehicle is moving. The static pitch angle of the vehicle is 0 ° when the vehicle longitudinal axis or the vehicle level and the vehicle ground are parallel.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße System eine von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs entkoppelte Messeinheit aufweist, ist eine Möglichkeit gegeben, horizontal auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigungskräfte unab- hängig von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs zu messen, wobei die gemessenen horizontalen Beschleunigungskräfte zur Korrektur eines fehlerhaft bestimmten Nickwinkels einsetzbar sind. Because the system according to the invention has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle, there is the possibility of measuring acceleration forces acting horizontally on the vehicle independently of the spatial orientation of the vehicle, with the measured horizontal acceleration forces being erroneously determined for correction Nickwinkels are used.
Vorteilhafterweise kann die Messeinheit der dritten Sensoreinheit in einer Flüssigkeit schwimmend gehalten sein, um horizontal wirkende Beschleuni- gungskräfte messen zu können. Dabei kann die Messeinheit der dritten Sensoreinheit stets unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs in einer horizontalen Position gehalten werden. Die Messeinheit der dritten Sensoreinheit kann als Schwimmkörper gebildet sein, der in einem zumindest teilweise mit einem Fluid gefüllten Gehäuse angeordnet ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Messeinheit der dritten Sensoreinheit einen MEMS-Advantageously, the measuring unit of the third sensor unit can be kept floating in a liquid in order to be able to measure horizontally acting acceleration forces. In this case, the measuring unit of the third sensor unit can always be kept in a horizontal position regardless of the spatial orientation of the vehicle. The measuring unit of the third sensor unit may be formed as a floating body, which is arranged in a housing at least partially filled with a fluid. Furthermore, it can be provided that the measuring unit of the third sensor unit has a MEMS
Sensor (MEMS englisch Micro-Electro-Mechanical-System) aufweisen, um eine horizontale Beschleunigung zu messen. Vorteilhafterweise kann aufgrund einer schwimmenden Lagerung der Messeinheit der dritten Sensoreinheit der Einfluss der Erdbeschleunigung eliminiert werden. Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems kann die erste Sensoreinheit ein Drehzahlmesser zum Bestimmen einer Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs aufweisen. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse des Fahrzeugs zu bestimmen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass eine bereits in dem Fahrzeug vor- ahndende Einrichtung zur Bestimmung der Raddrehzahl eingesetzt wird, um eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen. Für diesen Fall kann es vorgesehen sein, dass die Recheneinheit zum Empfangen und Interpretieren von Fahrzeugdaten eingerichtet ist. Zweckmäßigerweise kann die Rechen- einheit eine Schnittstelle aufweisen, die einen Datenaustausch mit der Fahrzeugelektronik, beispielsweise über den Fahrzeug-CAN-Bus ermöglicht. Sensor (MEMS English micro-electro-mechanical system) to measure a horizontal acceleration. Advantageously, due to a floating mounting of the measuring unit of the third sensor unit, the influence of the gravitational acceleration can be eliminated. According to one embodiment of the system according to the invention, the first sensor unit may comprise a tachometer for determining a rotational speed of a wheel of the vehicle. This makes it possible in a simple manner to determine the longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle. It may be provided that a device for determining the wheel speed which already precedes the vehicle is used to determine a longitudinal acceleration of the vehicle. For this case, it can be provided that the arithmetic unit is set up to receive and interpret vehicle data. Conveniently, the computational unit have an interface that allows data exchange with the vehicle electronics, for example via the vehicle CAN bus.
Das erfindungsgemäße System zur Bestimmung eines Nickwinkels kann in Fahrzeugen ohne Einrichtung zur Bestimmung eines Fahrzeugnickwinkels nachgerüstet werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße System in Fahrzeugen integriert werden, die eine veraltete oder ungenaue Sensorik zur Bestimmung des Nickwinkels aufweisen. The inventive system for determining a pitch angle can be retrofitted in vehicles without means for determining a vehicle pitch angle. Furthermore, the system according to the invention can be integrated in vehicles which have outdated or inaccurate sensors for determining the pitch angle.
Vorteilhafterweise können zumindest die zweite Sensoreinheit und die dritte Sensoreinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Vorzugswei- se sind die erste Sensoreinheit, die zweite Sensoreinheit, die dritte Sensoreinheit und die Recheneinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, so dass das erfindungsgemäße System kompakt und als geschlossene Einheit bereitgestellt werden kann. Advantageously, at least the second sensor unit and the third sensor unit can be arranged in a common housing. Preferably, the first sensor unit, the second sensor unit, the third sensor unit and the arithmetic unit are arranged in a common housing, so that the system according to the invention can be made compact and as a closed unit.
Vorzugsweise sollten zumindest die zweite Sensoreinheit und die dritte Sen- soreinheit an einer Position zwischen den Achsen des Fahrwerks des Fahrzeugs, besonders bevorzugt in der Mitte zwischen den Achsen des Fahrwerks angeordnet sein. Es kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest die zweite Sensoreinheit und die dritte Sensoreinheit an einem Schwerpunkt eines Fahrzeugs oder in einer vorgegebenen Entfernung von einem Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet sind. Preferably, at least the second sensor unit and the third sensor unit should be arranged at a position between the axles of the chassis of the vehicle, particularly preferably in the middle between the axles of the chassis. It may further be provided that at least the second sensor unit and the third sensor unit are arranged at a center of gravity of a vehicle or at a predetermined distance from a center of gravity of the vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems kann als Recheneinheit eine bereits in dem Fahrzeug vorhandene Recheneinheit verwendet werden, wobei die erste Sensoreinheit, die zweite Sensoreinheit und die dritte Sensoreinheit des erfindungsgemäßen Systems mit der Recheneinheit des Fahrzeugs elektrisch verbunden werden können. Hierzu kann für die fahrzeuginterne Recheneinheit eine Software vorgesehen sein, die es der fahrzeuginternen Recheneinheit ermöglicht, die von den Sensoreinheiten gelieferten Beschleunigungswerte zu interpretieren, um einen korrigierten Nickwinkel zu bestimmen. Dadurch, dass zur Realisierung des erfindungsgemäßen Systems bereits im Fahrzeug vorhandene Komponenten verwendet werden können, ist eine Möglichkeit gegeben, um Gewicht und Konstruktionsraum im Fahrzeug einzusparen. Die erste Sensoreinheit, die zweite Sensoreinheit und die dritte Sensoreinheit können jeweils ein Funkmodul aufweisen, wobei mit dem Funkmodul Daten, insbesondere Beschleunigungsdaten drahtlos übertragbar sind. Zweckmäßigerweise kann die Recheneinheit oder die fahrzeuginterne Recheneinheit ebenfalls ein Funkmodul aufweisen, so dass eine Drahtloskommunikation realisiert werden kann, die eine Einsparung von Kabelverbindungen zwischen den Sensoreinheiten und einer Recheneinheit ermöglicht. According to an advantageous development of the system according to the invention, an arithmetic unit already present in the vehicle can be used as the arithmetic unit, wherein the first sensor unit, the second sensor unit and the third sensor unit of the system according to the invention can be electrically connected to the arithmetic unit of the vehicle. For this purpose, a software can be provided for the in-vehicle arithmetic unit which enables the in-vehicle arithmetic unit to interpret the acceleration values supplied by the sensor units in order to determine a corrected pitch angle. Because components already present in the vehicle can be used to implement the system according to the invention, a possibility is provided for saving weight and design space in the vehicle. The first sensor unit, the second sensor unit and the third sensor unit can each have a radio module, with the radio module data, in particular acceleration data can be transmitted wirelessly. Conveniently, the arithmetic unit or the in-vehicle arithmetic unit also have a radio module, so that a wireless communication can be realized, which enables a saving of cable connections between the sensor units and a computing unit.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs, bei dem eine Vertikalbeschleunigung eines Fahrzeugs entlang einer Vertikalachse des Fahrzeugs, eine Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse des Fahrzeugs und eine Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs unabhängig von der Vertikalbeschleunigung und der Längsbeschleunigung erfasst werden, wobei anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor der Erdbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Vertikalbeschleunigung ein absoluter Nickwinkel und anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor der Längsbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung ein Korrekturwinkel bestimmt werden, wobei ein korrigierter Nickwinkel des Fahrzeugs durch Subtrahieren des Korrekturwinkels von dem absoluten Nickwinkel bestimmt wird. The invention further comprises a method for determining a pitch angle of a vehicle, in which a vertical acceleration of a vehicle along a vertical axis of the vehicle, a longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle and a horizontal acceleration of the vehicle are detected independently of the vertical acceleration and the longitudinal acceleration, using a Angle relationship between a direction vector of the acceleration due to gravity and a vertical acceleration direction vector, an absolute pitch angle, and a correction angle determined by an angular relationship between a direction vector of the longitudinal acceleration and a direction vector of the horizontal acceleration, wherein a corrected pitch angle of the vehicle is determined by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle.
Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren horizontal wirkende Beschleunigungskräfte messtechnisch voneinander unabhängig bestimmt, so dass die Messwerte der Horizontalbeschleunigung zur Bestimmung eines Korrekturwinkels eingesetzt werden können, in dem der Winkel zwischen einem Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Längsbeschleunigung bestimmt wird. Bei der Berechnung des absoluten Nickwinkels wird der Winkel zwischen dem Richtungsvektor der Vertikalbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Erdbeschleunigung berechnet, wobei angenommen wird, dass die Erdbeschleunigung der Fallbeschleunigung auf der Erde entspricht. Daher wird der Berechnung des absoluten Nickwinkels der Richtungsvektor der Erdbeschleunigung als bekannte Größe eingesetzt. Der Korrekturwinkel kompensiert den Anteil des absoluten Nickwinkels, der aufgrund von Messfehlern durch horizontal wirkende Beschleunigungskräfte bei der Bestimmung der Vertikalbeschleunigung verursacht wird, so dass durch Subtrahieren des Korrekturwinkels von dem absolu- ten Nickwinkel ein korrigierter Nickwinkel bestimmt werden kann, der dem tatsächlichen Nickwinkel des Fahrzeugs entspricht. In the method according to the invention, horizontally acting acceleration forces are advantageously independently determined by measurement, so that the measured values of the horizontal acceleration can be used to determine a correction angle in which the angle between a direction vector of the horizontal acceleration and a direction vector of the longitudinal acceleration is determined. In calculating the absolute pitch angle, the angle between the direction vector of the vertical acceleration and a direction vector of the acceleration due to gravity is calculated, assuming that the acceleration due to gravity corresponds to the acceleration of gravity on the ground. Therefore, the calculation of the absolute pitch angle uses the directional vector of the acceleration of gravity as a known quantity. The correction angle compensates for the proportion of the absolute pitch angle caused due to measurement errors by horizontally acting acceleration forces in the determination of the vertical acceleration, so that by subtracting the correction angle from the absolute pitch angle. ten pitch angle, a corrected pitch angle can be determined, which corresponds to the actual pitch angle of the vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse des Fahrzeugs anhand der Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs bestimmt werden. Vorteilhafterweise wird dann kein separater Sensor zur Bestimmung der Längsbeschleunigung benötigt. According to an advantageous embodiment variant of the method according to the invention, the longitudinal acceleration along a longitudinal axis of the vehicle can be determined on the basis of the rotational speed of a wheel of the vehicle. Advantageously, then no separate sensor for determining the longitudinal acceleration is needed.
Vorteilhafterweise kann der Nickwinkel beim Fahren des Fahrzeugs bestimmt werden. Advantageously, the pitch angle when driving the vehicle can be determined.
Der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmte korrigierte Nickwinkel kann zur Korrektur einer Füllstandsanzeige eines im Fahrzeug vorhandenen Flüssigkeitsbehälters, wie beispielsweise eines Kraftstofftanks oder eines Scheibenwassertanks, eingesetzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der korrigierte Nickwinkel im Zusammenhang mit kamerabasierten Assistenzsystemen eingesetzt wird, um beispielsweise eine Anzeige eines ROI (ROI englisch region of interest) zu korrigieren. Außerdem kann der korrigierte Nickwinkel für eine Fahrwerksabstimmung des Fahrzeugs eingesetzt werden. The corrected pitch angle determined in accordance with the method of the invention may be used to correct a level indication of an in-vehicle fluid container, such as a fuel tank or a disk water tank. Furthermore, there is the possibility that the corrected pitch angle may be used in conjunction with camera-based assistance systems, for example to correct a display of an ROI (English region of interest). In addition, the corrected pitch angle can be used for a suspension tuning of the vehicle.
Anhand der nachfolgenden Figuren soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden With reference to the following figures, the invention will be explained in more detail by way of example
Es zeigen : Show it :
Figur 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs Figure 1: a schematic representation of an embodiment of the inventive system for determining a pitch angle of a vehicle
Figur 2: eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zur Bestimmung eines Nickwinkels α eines Fahrzeugs FIG. 2 shows a further schematic representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention for determining a pitch angle α of a vehicle
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zur Bestimmung eines Nickwinkels α eines Fahrzeugs 1. Im gezeigten Beispiel befindet sich das Fahrzeug 1 auf einer Steigung, wobei das Fahrzeug 1 in Fahrtrichtung 7 beschleunigt wird, so dass das Fahrwerk des Fahrzeugs 1 im hinteren Fahrzeugbereich einfedert bezeihungsweise absenkt. Durch das Einfedern/Absenken des Fahrwerks im Heckbereich desFigure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the In the example shown, the vehicle 1 is on a slope, wherein the vehicle 1 is accelerated in the direction of travel 7, so that the chassis of the vehicle 1 einfedert in the rear vehicle area bezeihungsweise lowers. By the compression / lowering of the chassis in the rear of the
Fahrzeugs 1 wird der Winkel zwischen einer Längsachse 5 des Fahrzeugs 1 und dem Fahrzeuguntergrund, auf dem sich das Fahrzeug 1 fortbewegt, verändert. Vehicle 1, the angle between a longitudinal axis 5 of the vehicle 1 and the vehicle ground on which the vehicle 1 moves, changed.
Das System weist eine erste Sensoreinheit 2 auf, wobei es sich um einen Drehzahlmesser handelt, der an einem Rad 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, um die Drehzahl des Rades 8 zu erfassen. Die erste Sensoreinheit 2 ist zumThe system has a first sensor unit 2, which is a tachometer, which is arranged on a wheel 8 of the vehicle 1 in order to detect the rotational speed of the wheel 8. The first sensor unit 2 is for
Bestimmen einer Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse 5 des Fahrzeugs 1 eingerichtet, wobei die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 1 anhand der Drehzahl des Rades 8 bestimmt wird. Determining a longitudinal acceleration along a longitudinal axis 5 of the vehicle 1 set up, wherein the longitudinal acceleration of the vehicle 1 is determined based on the rotational speed of the wheel 8.
Weiterhin weist das System eine zweite Sensoreinheit 3 und eine dritte Sensoreinheit 4 auf, die in einem Gehäuse 9 angeordnet sind, wobei die zweite Sensoreinheit 3 eine an eine räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs 1 ortsfest gekoppelte Messeinheit aufweist und zum Messen einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 entlang einer Fahrzeugvertikalachse 6, die orthogonal zur Fahrzeuglängsachse 5 orientiert ist, eingerichtet ist. Die dritte Sensoreinheit 4 weist eine von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs 1 entkoppelte Messeinheit auf und ist zum Messen einer Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 eingerichtet. Dabei ist die Messeinheit der dritten Sensoreinheit 4 in einer Flüssigkeit 10 schwimmend gehalten, um unabhängig von der Ausrichtung des Fahrzeugs 1 eine horizontale Positionierung der Messeinheit zu gewährleisten. Die Messeinheit der dritten Sensoreinheit 4 weist einen MEMS-Sensor auf, mit dem eine horizontale Beschleunigung des Fahrzeugs 1 messbar ist. Das Gehäuse 9, welches die Sensoreinheiten 3 und 4 beherbergt, ist in der Mitte zwischen den Fahrzeugachsen des Fahrzeugs 1 angeordnet. Furthermore, the system has a second sensor unit 3 and a third sensor unit 4, which are arranged in a housing 9, wherein the second sensor unit 3 has a fixedly coupled to a spatial orientation of the vehicle 1 measuring unit and for measuring a vertical acceleration of the vehicle 1 along a Vehicle vertical axis 6, which is oriented orthogonal to the vehicle longitudinal axis 5 is arranged. The third sensor unit 4 has a measuring unit decoupled from the spatial orientation of the vehicle 1 and is set up to measure a horizontal acceleration of the vehicle 1. In this case, the measuring unit of the third sensor unit 4 is kept floating in a liquid 10 in order to ensure a horizontal positioning of the measuring unit independently of the orientation of the vehicle 1. The measuring unit of the third sensor unit 4 has a MEMS sensor with which a horizontal acceleration of the vehicle 1 can be measured. The housing 9, which houses the sensor units 3 and 4, is arranged in the middle between the vehicle axles of the vehicle 1.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße System eine Recheneinheit (nicht ge- zeigt) auf, mit der die erste Sensoreinheit 2, die zweite Sensoreinheit 3 und die dritte Sensoreinheit 4 elektrisch gekoppelt sind. Die erste Sensoreinheit 2, die zweite Sensoreinheit 3 und die dritte Sensoreinheit 4 liefern Beschleunigungswerte an die Recheneinheit, wobei die gelieferten Beschleunigungswerte von der Recheneinheit in Form von Richtungsvektoren a, b, c und d inter- pretiert werden können, wobei die Recheneinrichtung anhand von Winkelbeziehungen zwischen den Richtungsvektoren a, b, c und d einen korrigierten Nickwinkel α des Fahrzeugs 1 berechnet. Furthermore, the system according to the invention has a computing unit (not shown) with which the first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 are electrically coupled. The first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 deliver acceleration values to the arithmetic unit, wherein the supplied acceleration values are stored by the arithmetic unit in the form of direction vectors a, b, c and d. can be pretended, wherein the computing device based on angular relationships between the direction vectors a, b, c and d calculates a corrected pitch angle α of the vehicle 1.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die erste Sensoreinheit 2, die zweite Sensoreinheit 3 und die dritte Sensoreinheit 4 jeweils ein Funkmodul (nicht gezeigt) auf, mit dem eine Drahtloskommunikation mit der Recheneinheit bereitgestellt ist, so dass die Beschleunigungswerte von der ersten Sensoreinheit 2, der zweiten Sensoreinheit 3 und der dritten Sensoreinheit 4 drahtlos an die Recheneinheit übertragen werden können. Dabei kann die Drahtloskommunikation via Bluetooth oder WLAN bereitgestellt sein. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die erste Sensoreinheit 2, die zweite Sensoreinheit 3, die dritte Sensoreinheit 4 und die Recheneinheit in ein fahrzeugeigenes Kommunikationsnetzwerk integriert werden. According to an advantageous development, the first sensor unit 2, the second sensor unit 3 and the third sensor unit 4 each have a radio module (not shown) with which a wireless communication with the arithmetic unit is provided so that the acceleration values from the first sensor unit 2, the second Sensor unit 3 and the third sensor unit 4 can be wirelessly transmitted to the arithmetic unit. The wireless communication can be provided via Bluetooth or WLAN. Furthermore, provision can be made for the first sensor unit 2, the second sensor unit 3, the third sensor unit 4 and the arithmetic unit to be integrated into an on-board communication network.
Erfindungsgemäß ist die Recheneinrichtung zum Berechnen eines absoluten Nickwinkels al eingerichtet, wobei der absolute Nickwinkel nach der Gleichung al = cos 1 a/g berechenbar ist, wobei a der Richtungsvektor der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 und g der Richtungsvektor der Erdfallbeschleunigung ist. According to the invention the calculating means is for calculating an absolute pitch angle al arranged, wherein the absolute pitch angle according to the equation al = cos 1 a / g is calculated, where a is the direction vector of the vertical acceleration of the vehicle 1 and g, the direction vector of the Erdfallbeschleunigung.
Weiterhin ist die Recheneinrichtung zum Berechnen eines Korrekturwinkels al eingerichtet, wobei der Korrekturwinkel nach der Gleichung a2 = cos 1 b/c berechenbar ist, wobei b der Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung und c der Richtungsvektor der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 1 ist. Furthermore, the computing device is configured to calculate a correction angle α, the correction angle being able to be calculated according to the equation a2 = cos 1 b / c, where b is the direction vector of the horizontal acceleration and c is the direction vector of the longitudinal acceleration of the vehicle 1.
Ferner ist die Recheneinrichtung zum Berechnen eines korrigierten Nickwinkels α des Fahrzeugs 1 eingerichtet, wobei der Korrekturwinkel a.2 von dem absoluten Nickwinkel al subtrahiert wird. Further, the computing means is arranged to calculate a corrected pitch angle α of the vehicle 1, the correction angle a.2 being subtracted from the absolute pitch angle α.
Zur Bestimmung des Nickwinkels α wird im vorliegenden Beispiel so vorgegangen, dass zunächst eine Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 entlang der Vertikalachse 6 des Fahrzeugs 1, eine Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse 5 des Fahrzeugs 1 und eine Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 unabhängig von der Vertikalbeschleunigung und der Längsbeschleunigung erfasst werden. Anschließen wird der absolute Nickwinkel ctl bestimmt, in dem der Winkel zwischen dem Richtungsvektor g einer vorgegebenen Erdbeschleunigung und einem Richtungsvektor a der Vertikalbeschleunigung berechnet wird. Gleichzeitig wird der Korrekturwinkel ct2 bestimmt, in dem der Winkel zwischen dem Richtungsvektor c der Längsbeschleunigung und dem Richtungsvektor b der Horizontalbeschleunigung berechnet wird. Abschließend wird der korrigierte Nickwinkel α durch Subtrahieren des Korrekturwinkels ct2 von dem Nickwinkel ctl berechnet. Der korrigierte Nickwinkel α entspricht dem Winkel zwischen der Längsachse 5 und dem Fahrzeuguntergrund, auf dem sich das Fahrzeug 1 fortbewegt. In order to determine the pitch angle α, the procedure in the present example is that first a vertical acceleration of the vehicle 1 along the vertical axis 6 of the vehicle 1, a longitudinal acceleration along a longitudinal axis 5 of the vehicle 1 and a horizontal acceleration of the vehicle 1 are detected independently of the vertical acceleration and the longitudinal acceleration. Subsequently, the absolute pitch angle ctl is determined, in which the angle between the direction vector g of a given acceleration due to gravity and a direction vector a of the vertical acceleration is calculated. At the same time, the correction angle ct2 is determined by calculating the angle between the direction vector c of the longitudinal acceleration and the direction vector b of the horizontal acceleration. Finally, the corrected pitch angle α is calculated by subtracting the correction angle ct2 from the pitch angle ctl. The corrected pitch angle α corresponds to the angle between the longitudinal axis 5 and the vehicle background on which the vehicle 1 travels.
Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zur Bestimmung eines Nickwinkels α eines Fahrzeugs 1. Im gezeigten Beispiel befindet sich das Fahrzeug 1 auf einer Steigung, wobei das Fahrzeug 1 in Fahrtrichtung 7 verzögert wird, so dass das Fahrwerk des Fahrzeugs 1 im vorderen Fahrzeugbereich einfedert. Da sich die in Figur 2 gezeigte Darstellung von der in Figur 1 gezeigten Darstellung lediglich hinsichtlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 unterscheidet, wird zur Beschreibung der Figur 2 auf die Beschreibung zur Figur 1 verwiesen. FIG. 2 shows a further schematic representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention for determining a pitch angle α of a vehicle 1. In the example shown, the vehicle 1 is on a slope, with the vehicle 1 being decelerated in the direction of travel 7, so that the chassis of the vehicle 1 in the front of the vehicle einfedert. Since the illustration shown in FIG. 2 differs from the illustration shown in FIG. 1 only with regard to the direction of travel of the vehicle 1, reference is made to the description of FIG. 1 for the description of FIG.

Claims

Patentansprüche claims
1. System zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs (1) aufweisend: eine erste Sensoreinheit (2), die zum Bestimmen einer Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse (5) eines Fahrzeugs (1) eingerichtet ist, eine zweite Sensoreinheit (3), die eine an eine räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs (1) ortsfest gekoppelte Messeinheit aufweist und zum Messen einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs (1) entlang einer Fahrzeugvertikalachse (6) eingerichtet ist, eine dritte Sensoreinheit (4), die eine von der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs entkoppelte Messeinheit aufweist und zum Messen einer Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs (1) eingerichtet ist, und eine Recheneinheit, die zum Berechnen A system for determining a pitch angle of a vehicle (1) comprising: a first sensor unit (2) arranged to determine a longitudinal acceleration along a longitudinal axis (5) of a vehicle (1), a second sensor unit (3), one on a spatial orientation of the vehicle (1) stationarily coupled measuring unit and adapted to measure a vertical acceleration of the vehicle (1) along a vehicle vertical axis (6), a third sensor unit (4) having a decoupled from the spatial orientation of the vehicle measuring unit and for measuring a horizontal acceleration of the vehicle (1), and a calculating unit for calculating
- eines absoluten Nickwinkels (ctl) anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor (g) der Erdbeschleunigung und einem Richtungsvektor (a) der Vertikalbeschleunigung,  an absolute pitch angle (ctl) based on an angular relationship between a direction vector (g) of the gravitational acceleration and a direction vector (a) of the vertical acceleration,
- eines Korrekturwinkels (a2) anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor (c) der Längsbeschleunigung und einem Richtungsvektor (b) der Horizontalbeschleunigung, und  a correction angle (a2) based on an angular relationship between a direction vector (c) of the longitudinal acceleration and a direction vector (b) of the horizontal acceleration, and
- eines korrigierten Nickwinkels (a) des Fahrzeugs (1) durch Subtrahieren des Korrekturwinkels (a2) von dem absoluten Nickwinkel (ctl) eingerichtet ist.  - a corrected pitch angle (a) of the vehicle (1) by subtracting the correction angle (a2) from the absolute pitch angle (ctl) is established.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit der dritten Sensoreinheit (4) in einer Flüssigkeit (10) schwimmend gehalten ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit der dritten Sensoreinheit (4) einen MEMS-Sensor aufweist. 2. System according to claim 1, characterized in that the measuring unit of the third sensor unit (4) in a liquid (10) is held floating. System according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the measuring unit of the third sensor unit (4) comprises a MEMS sensor.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (2) ein Drehzahlmesser zum Bestimmen einer Drehzahl eines Rades (8) des Fahrzeugs (1) aufweist. System according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the first sensor unit (2) comprises a tachometer for determining a rotational speed of a wheel (8) of the vehicle (1).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Sensoreinheit (3) und die dritte Sensoreinheit (4) in einem gemeinsamen Gehäuse (9) angeordnet sind. System according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that at least the second sensor unit (3) and the third sensor unit (4) are arranged in a common housing (9).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Sensoreinheit (3) und die dritte Sensoreinheit (4) an einer Position zwischen den Achsen eines Fahrwerks des Fahrzeugs (1) angeordnet sind. System according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that at least the second sensor unit (3) and the third sensor unit (4) are arranged at a position between the axles of a chassis of the vehicle (1).
Verfahren zur Bestimmung eines Nickwinkels eines Fahrzeugs (1), bei dem eine Vertikalbeschleunigung eines Fahrzeugs (1) entlang einer Vertikalachse (6) des Fahrzeugs (1), eine Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse (5) des Fahrzeugs (1) und eine Horizontalbeschleunigung des Fahrzeugs (1) unabhängig von der Vertikalbeschleunigung und der Längsbeschleunigung erfasst werden, wobei anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor (g) der Erdbeschleunigung und einem Richtungsvektor (a) der Vertikalbeschleunigung ein absoluter Nickwinkel (ctl) und anhand einer Winkelbeziehung zwischen einem Richtungsvektor (c) der Längsbeschleunigung und einem Richtungsvektor der Horizontalbeschleunigung (b) ein Korrekturwinkel (a2) bestimmt werden, wobei ein korrigierter Nickwinkel (a) des Fahrzeugs (1) durch Subtrahieren des Korrekturwinkels (a2) von dem absoluten Nickwinkel (al) bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbeschleunigung entlang einer Längsachse (5) des Fahrzeugs (1) anhand einer Drehzahl eines Rades (8) des Fahrzeugs (1) bestimmt wird. Method for determining a pitch angle of a vehicle (1), in which a vertical acceleration of a vehicle (1) along a vertical axis (6) of the vehicle (1), a longitudinal acceleration along a longitudinal axis (5) of the vehicle (1) and a horizontal acceleration of the vehicle (1) are detected independently of the vertical acceleration and the longitudinal acceleration, based on an angular relationship between a direction vector (g) of the acceleration of gravity and a direction vector (a) of the vertical acceleration, an absolute pitch angle (ctl) and based on an angular relationship between a direction vector (c) of Longitudinal acceleration and a direction vector of the horizontal acceleration (b) a correction angle (a2) are determined, wherein a corrected pitch angle (a) of the vehicle (1) by subtracting the correction angle (a2) from the absolute pitch angle (al) is determined. A method according to claim 7, characterized in that the longitudinal acceleration along a longitudinal axis (5) of the vehicle (1) based on a rotational speed of a wheel (8) of the vehicle (1) is determined.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Nickwinkel (et) beim Fahren des Fahrzeugs (1) bestimmt wird. A method according to claim 7 or 8, characterized in that the corrected pitch angle (et) when driving the vehicle (1) is determined.
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