DE102014011844B4

DE102014011844B4 - Luftdruckbasierte Korrektur einer Berechnung einer fahrzeugseitig gemessenen Längsbeschleunigung

Info

Publication number: DE102014011844B4
Application number: DE102014011844.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Adamek; Stefan Schulzki
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2034-08-09
Also published as: DE102014011844A1

Abstract

Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts für eine mittels eines Beschleunigungssensors gemessene Längsbeschleunigung in einem Fahrzeug, bei dem für mindestens einen Streckenabschnitt auf einer Route durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird und wobei mittels der gemessenen Längsbeschleunigung und mindestens durch mindestens einen Raddrehzahlsensor erfasster Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine Steigung des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und anhand der Steigung eine erste Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und wobei mittels einer anhand eines durch einen Luftdrucksensor ermittelten Luftdruckunterschieds in dem mindestens einen Streckenabschnitt gegenüber einem Bezugspunkt eine zweite Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts berechnet wird und wobei mittels der ersten Höhenangabe und der zweiten Höhenangabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts ein innerhalb des Fahrzeugs anliegender Nickwinkel berechnet wird und wobei mittels des Nickwinkels ein Korrekturwert berechnet wird, der zur Korrektur der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor ermittelten Längsbeschleunigung verwendet wird und bei dem mittels einer Differenz aus einer mit dem Korrekturwert korrigierten Längsbeschleunigung und der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung eine Masse einer Beladung des Fahrzeugs berechnet und mittels der berechneten Masse der Beladung und eines im Voraus bereitzustellenden Fahrzeugleergewichts ein aktuelles Fahrzeuggesamtgewicht geschätzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts für eine mittels eines Beschleunigungssensors gemessene Längsbeschleunigung in einem Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug.
Um Fahrzeuge sicher und an eine jeweilige Umgebung angepasst zu betreiben, werden in der Regel Fahrzeugregelungssysteme, wie bspw. ESP, ABS oder ähnliches eingesetzt. Da sich derartige Fahrzeugregelungssysteme an eine jeweils aktuelle Situation eines jeweiligen Fahrzeugs anpassen sollen, werden bspw. durch Steuergeräte fortlaufend jeweilige Fahrzeugsysteme, wie bspw. Bremsanlagen oder Fahrwerkskomponenten in Abhängigkeit von durch eine Sensorik bereitgestellten Messwerten eingestellt. Fehlmessung der jeweiligen Sensorik können daher zu Fehlregelungen von Fahrzeugsystemen aufgrund eines falsch berechneten Ist-Zustands des jeweiligen Fahrzeugs führen, die ggf. zu Sicherheitsmängeln führen können.
Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung von Ist-Zuständen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeuggewichts beschrieben.
In diesem Zusammenhang sei auf die DE 100 00 535 A1 , die DE 100 40 549 A1 und die EP 1 941 232 B1 verwiesen.
Die deutsche Druckschrift DE 10 2012 221 561 A1 offenbart ein Verfahren zum Schätzen einer Fahrzeugmasse, bei dem eine erwartete Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt und mit einer tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs verglichen wird, um einen Schätzwert für die Fahrzeugmasse zu ermitteln. Dabei ist vorgesehen, Neigungsdaten, die von einem Neigungssensor ermittelt werden, bei der Berechnung der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs zu berücksichtigen.
Ein weiteres Verfahren zur Schätzung einer Gesamtmasse eines Fahrzeugs ist in der deutschen Druckschicht DE 60 2004 003 387 T2 beschrieben. Die deutsche Druckschrift ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse eines jeweiligen Fahrzeugs durch einen Algorithmus geschätzt wird, der eine Berechnung einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs mit einer Fehleranalyse ausführt, durch die eine durch einen Fehler, wie bspw. Messfehler eines Beschleunigungssensors verursachte Beschleunigungsänderung ermittelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass eine Abschüssigkeit von einem Neigungssensor oder von Abschüssigkeitsschätzmitteln geliefert wird.
Die internationale Patentanmeldung WO 99/ 45 346 A1 betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzeuggesamtgewichts mittels eines Federungssystems eines Fahrzeugs in Bewegung, wobei anhand von Dauer und Stärke von Auslenkungen jeweiliger Federn eines Fahrwerks des Fahrzeugs auf ein aktuelles Fahrzeuggesamtgewicht geschlossen wird.
Die internationale Patentanmeldung WO 2009/ 071 104 A1 offenbart ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt, um eine aktuelle Beladung eines Fahrzeugs zu schätzen, wobei eine Anzahl von Filtern für verschiedene Gewichtsklassen verwendet wird, wobei jeder Filter ein Fahrzeugmodell zur Schätzung der aktuellen Fahrzeuggesamtmasse umfasst.
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts für eine mittels eines Beschleunigungssensors gemessene Längsbeschleunigung in einem Fahrzeug vorgestellt, bei dem für mindestens einen Streckenabschnitt auf einer Route durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird und wobei mittels der gemessenen Längsbeschleunigung und mindestens durch mindestens einen Raddrehzahlsensor erfasster Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine Steigung des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und anhand der Steigung eine erste Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und wobei mittels einer anhand eines durch einen Luftdrucksensor ermittelten Luftdruckunterschieds in dem mindestens einen Streckenabschnitt gegenüber einem Bezugspunkt eine zweite Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts berechnet wird und wobei mittels der ersten Höhenangabe und der zweiten Höhenangabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts ein innerhalb des Fahrzeugs anliegender Nickwinkel berechnet wird und wobei mittels des Nickwinkels ein Korrekturwert berechnet wird, der zur Korrektur der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor ermittelten Längsbeschleunigung verwendet wird.
Unter einem Korrekturwert ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Wert zu verstehen, der insbesondere unter Verwendung des in einem jeweiligen Fahrzeug bei einem jeweiligen Streckenabschnitt anliegenden Nickwinkels, bspw. durch Multiplikation desselben mit der Erdbeschleunigung „g“, berechnet wird und der zur Korrektur, d. h. zur Verechnung, mit von durch Sensoren des jeweiligen Fahrzeugs ermittelten Messwerten zu verwenden ist, so dass eine Schiefstellung des jeweiligen Fahrzeugs bei entsprechenden Berechnungen korrigiert bzw. kompensiert wird.
Unter einem Streckenabschnitt ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt einer definierten Länge und/oder Dauer auf einer zu befahrenden Route zu verstehen.
Unter einem in einem jeweiligen Fahrzeug anliegenden Nickwinkel ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Schiefstellung entlang einer Längsachse des jeweiligen Fahrzeugs zu verstehen, so dass das Fahrzeug bspw. im Bereich einer Vorderachse des Fahrzeugs gegenüber einem Bereich einer Hinterachse erhöht ist.
Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere dazu, Fehlmessungen, d. h. systematische Fehler von Neigungswinkelsensoren bzw. Beschleunigungssensoren, die in der Regel fahrzeugfest verbunden sind, zu korrigieren. Wenn ein Fahrzeug, bspw. in einem Kofferraum stark beladen wird, so dass jeweilige hintere Federn des Fahrzeugs stärker als jeweilige vordere Federn des Fahrzeugs einfedern bzw. belastet werden, kann es vorkommen, dass von einem bspw. mittig im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungsensor irrtümlich bereits im Stand eine Beschleunigung detektiert wird, da das Fahrzeug aufgrund der Beladung im Kofferraum nicht mehr mittig bzw. eben ausgerichtet ist. Eine veränderte, d. h. schiefe Ausrichtung des Fahrzeugs, entlang einer horizontalen Achse führt zu einer fehlerhaften Messung durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor, da der Beschleunigungssensor in der Regel auf eine horizontale Ausrichtung des Fahrzeugs kalibriert wurde.
Zur Korrektur von Fehlmessungen von fahrzeugseitig verbauter Sensorik ist in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass eine tatsächliche Beschleunigung berechnet wird, indem veränderter atmosphärischer Luftdruck zwischen einem jeweiligen befahrenen Streckenabschnitt und einem Bezugspunkt, wie bspw. einem Startpunkt auf einer Route, gemessen durch einen Luftdrucksensor und eine Steigung einer jeweilig befahrenen Fahrbahn, bei einer Berechnung der tatsächlichen Beschleunigung verwendet werden. Aus einer Differenz zwischen einer anhand von Messwerten eines mit dem jeweiligen Fahrzeug fest verbundenen Beschleunigungssensors ermittelten ersten Höhenangabe und einer zweiten Höhenangabe, die unter Verwendung eines Luftdrucksensor ermittelt wurde, kann auf eine Fehlleistung des fest mit dem jeweiligen Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensors geschlossen werden.
Mit einem entsprechenden Korrekturwert, d. h. einem Offset, der auf der ersten und der zweiten Höhenangabe basiert, können jeweilige von dem Beschleunigungssensor ermittelte Werte der Längsbeschleunigung korrigiert werden.
In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mittels des fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensors gemessene Längsbeschleunigung in Verbindung mit von jeweiligen Raddrehzahlsensoren erfassten Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine aktuelle Steigung eines durch das jeweilige Fahrzeug befahrenen Streckenabschnitts bspw. mittels Formel (1) geschätzt wird, wobei Formel (2) gilt. Zum Berechnen der aktuellen Steigung α_Straße kann bspw. eine Differenz der gemessenen Längsbeschleunigung asensor und einer Beschleunigung a_Raddrehzahl, ermittelt durch erfasste Änderungen der jeweiligen Raddrehzahlen, verwendet werden. Es versteht sich, dass die angegebenen Formeln lediglich beispielhaft sind, so dass auch jede weitere geeignete Berechnung jeweiliger Maße möglich ist. $α_{Straße} = arcsin [(a_{sensor} - a_{Raddrehzahl}) /g]$
$a_{Raddrehzahl} = dv/dt$
In Formel (2) bezieht sich v auf eine in dem jeweiligen Streckenabschnitt gefahrene Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Ferner ist vorgesehen, dass bspw. durch Integration mittels Formel (3) der unter Verwendung von Formel (1) und (2) geschätzten Steigung Δ h_Steigung eines jeweiligen Streckenabschnitts eine durch das Fahrzeug überwundene Höhe als erste Höhengabe geschätzt wird. Es ist denkbar, dass jeweilige Steigungen einer Anzahl Streckenabschnitte durch Aufsummieren numerisch integriert werden können. $Δ h_{Steigung} = \sum tan (α_{Straße}) * v * Δ t$
In Formel (3) wird eine Höhe Δ h_Steigung des jeweiligen befahrenen Streckenabschnitts durch die Steigung der aktuell befahrenen Straße α_Straße und einer in dem jeweiligen Streckenabschnitt gefahrenen Geschwindigkeit v, d. h. einer Durchschnittsgeschwindigkeit sowie einer zum Durchfahren des jeweiligen Streckenabschnitts benötigten Zeit Δt berechnet.
Unter Verwendung der bspw. mittels Formel (3) geschätzten überwundenen Höhe eines jeweiligen Streckenabschnitts Δ h_Steigung sowie einer unter Verwendung eines sich auf dem aktuellen Streckenabschnitt im Vergleich zu bspw. einem Startpunkt ändernden Luftdrucks berechneten Höhe Δ h_Druck, die bspw. unter Verwendung der Gleichung (4) berechnet werden kann und unter Einbezug einer zurückgelegten Strecke Δ Strecke, die bspw. unter Verwendung von Gleichung (5), d. h. durch ein Integral der Geschwindigkeit v des jeweiligen Fahrzeugs über einen definierten Zeitabschnitt t berechnet werden kann, ist es möglich, für einen jeweiligen Streckenabschnitt einen Beladungsnickwinkel bzw. einen Nickwinkel Δα_Fahrzeug des jeweiligen Fahrzeugs bspw. durch Gleichung (6) zu berechnen.
Gleichung (4) berechnet eine Höhe Δh_Druck, bspw. in [m], auf Grundlage einer Druckveränderung zwischen einem Anfangswert p_Anfang und einem auf einem jeweiligen Streckenabschnitt sich ändernden gemessenen Wert p_aktuell des Luftdrucksensors durch Logarithmieren und unter Berücksichtigung einer Konstante. Es versteht sich, dass zur Berechnung einer Druckveränderung jede Berechnung auf Grundlage von barometrischen Maßen, d. h. jede geeignete barometrische Formel, insbesondere eine hydrostatische Höhenformel verwendet werden kann. Entsprechend ist insbesondere vorgesehen, dass der Luftdrucksensor ein Barometer ist. $Δ h_{Druck} = In (p_{Anfang/} p_{aktuell}) * 7990 m$
$Δ Strecke = Σ v dt$
$tan Δ α_{Fahrzeug} = (Δ h_{Druck -} Δ h_{Steigung}) / Δ Strecke$
Auf Grundlage des für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkels, multipliziert mit der Erdbeschleunigung „g“, kann ein auf eine Schiefstellung des Fahrzeugs bezogener Korrekturwert ermittelt werden. Der Korrekturwert, kann zur Korrektur der durch den fest in dem Fahrzeug verbundenen Längsbeschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung verwendet werden, indem der Korrekturwert mit der gemessenen Längsbeschleunigung als Offset verrechnet wird.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels einer Differenz aus korrigierter Längsbeschleunigung, d. h. einer mit dem Korrekturwert verrechneten, durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungsensor gemessenen Längsbeschleunigung eine Masse einer aktuellen Beladung des Fahrzeugs berechnet wird.
In Abhängigkeit von im Voraus bereitzustellenden Federkonstanten eines Fahrwerks des jeweiligen Fahrzeugs kann unter Verwendung des für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkels des Fahrzeugs auf eine Masse einer Beladung, die zur Verformung von Federn des Fahrwerks des jeweiligen Fahrzeugs geführt hat, rückgerechnet werden. Dies bedeutet, dass Beladung und Nickwinkel des jeweiligen Fahrzeugs ineinander überführt werden können, da beide Maße sich gegenseitig bedingen.
Um Fehlmessungen des fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensors, bspw. bedingt durch eine Schiefstellung des Fahrzeugs, zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der bspw. unter Verwendung eines Steuergeräts berechnete Nickwinkel des Fahrzeugs, bspw. mit der Erdbeschleunigung „g“ verrechnet wird, um einen Korrekturwert zu berechnen. Ein derartiger Korrekturwert kann eine ursprüngliche Kalibrierung ersetzen bzw. korrigieren und zur Korrektur von weiteren Folgeberechnungen in bspw. Steuergeräten von Fahrzeugregelungssystemen des jeweiligen Fahrzeugs verwendet werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Fahrzeugregelungssystem des Fahrzeugs in Abhängigkeit des für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkels betrieben wird.
Da Fahrzeugregelungssysteme in der Regel auf eine aktuelle Masse, d. h. Gesamtmasse eines jeweiligen Fahrzeugs sowie eine Steigung einer aktuell befahrenen Fahrbahn zurückgreifen, um bspw. Fehlregelungen zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechnete Nickwinkel des Fahrzeugs und/oder entsprechend berechnete Werte von Längsbeschleunigung bzw. Beladung für Berechnungen zur Steuerung bzw. Regelung durch ein jeweiliges Fahrzeugregelungssystem Verwendung finden bzw. für Berechnungen in einem Steuergerät eines jeweiligen Fahrzeugregelungssystem bspw. durch ein Zentralsteuergerät zur Verfügung gestellt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweilige für einen Streckenabschnitt durchgeführte Berechnungen bei weiteren Berechnungen für mindestens einen weiteren Streckenabschnitt berücksichtigt werden.
Um einen Nickwinkel oder einen Korrekturwert für die von dem mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor ermittelten Messwerte über eine längere Strecke oder eine bestimmte Dauer zu berechnen, können für einen jeweiligen Streckenabschnitt durchgeführte Berechnungen zu bspw. einer Höhe oder einem Fahrbahnwinkel für weitere Berechnungen eines weiteren Streckenabschnitts verwendet werden. Durch mehrere Berechnungen von Nickwinkeln bzw. Korrekturwerten zu mehreren Streckenabschnitten kann ein mittlerer Nickwinkel bzw. ein mittlerer Korrekturwert berechnet werden, aus dem sich eine entsprechend hohe Sicherheit über einen systematischen Fehler des Beschleunigungssensors ergibt.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit mindestens einem fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor, mindestens einem Raddrehzahlsensor, mindestens einem Luftdrucksensor und mindestens einem Steuergerät, das dazu konfiguriert ist, mittels einer durch den mindestens einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor zu messenden Längsbeschleunigung und durch den mindestens einen Raddrehzahlsensor zu erfassenden Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine Steigung für mindestens einen Streckenabschnitt auf einer Route zu schätzen und mittels einer anhand der geschätzten Steigung zu berechnenden ersten Höhenangabe und durch eine mittels des mindestens einen Luftdrucksensors gegenüber einem Bezugspunkt zu erfassenden Änderung eines Luftdrucks in dem Streckenabschnitt zu ermittelnde zweite Höhenabgabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts einen in dem Fahrzeug anliegenden Nickwinkel für den mindestens einen Streckenabschnitt zu berechnen und den Nickwinkel zur Berechnung eines Korrekturwerts für die durch den mindestens einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung zu verwenden.
Das vorgestellte Fahrzeug ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steuergerät umfasst, das dazu konfiguriert ist, anhand eines für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkels, der in Abhängigkeit von durch einen Luftdrucksensor detektierten Luftdruckänderungen auf dem jeweiligen Streckenabschnitt gegenüber einem Bezugspunkt berechnet wurde, eine Korrektur von durch einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Längsbeschleunigungssensor erfassten Werten einer jeweils aktuellen Längsbeschleunigung zu berechnen.
In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist vorgesehen, dass das Steuergerät dazu konfiguriert ist, den für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkel bzw. Korrekturwert zur Berechnung weiterer Werte für weitere Steuerungs- und/oder Regelungselemente des Fahrzeugs zu verwenden.
Da Luftdrucksensoren anfällig für Umwelteinflüsse, wie bspw. Luftdruckschwankungen sind und um bspw. Sensordrifts auszugleichen, ist eine andauernde Berechnung von Korrekturwerten zu verschiedenen Streckenabschnitten vorgesehen, wobei jeweilige Berechnungen zu jeweiligen Streckenabschnitten für eine Berechnung eines aktuellen Korrekturwertes durch bspw. einen gleitenden Mittelwert berücksichtigt werden.
Durch Verwendung eines Steuergeräts, wie bspw. eines Zentralsteuergeräts, um den für einen jeweiligen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkel für weitere Steuergeräte von ggf. vorgesehenen Steuerungs- und/oder Regelungselementen des Fahrzeugs bereitzustellen, kann der für den jeweiligen Streckenabschnitt berechnete Nickwinkel einer Vielzahl von Steuerungs- und/oder Regelungselementen zur Verfügung gestellt werden, so dass sämtliche Berechnungen aller Steuerungs- und/oder Regelungselemente mit einem selben Nickwinkel bzw. einem selben aus dem Nickwinkel berechneten Korrekturwert versorgt werden und entsprechend korrigierte Berechnungen ausgeführt werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Schätzen einer Steigung sowie einer ersten Höhenangabe eines durch ein Fahrzeug befahrenen Streckenabschnitts.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Einflusses einer Beladung eines Fahrzeugs auf einen Nickwinkel des Fahrzeugs, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren korrigiert wird.

Zur Bestimmung einer Steigung wird, wie es in 1 dargestellt ist, ein Steigungswinkel ε 1 eines Streckenabschnitts 2, auf dem ein Fahrzeug 3 fährt, berechnet, indem eine Arkusfunktion eines Verhältnisses aus einer Differenz aus einer von einem fest mit dem Fahrzeug 3 verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung α_Sensor, wie durch Pfeil 4 dargestellt, und einer Beschleunigung α_Raddrehzahl, ermittelt unter Verwendung eines Raddrehzahlsensor des Fahrzeugs 3, und der Erdbeschleunigung „g“ berechnet wird, wie es in Formel (7) dargestellt ist. $ε= arcsin [(a_{S e n s o r} - a_{R a d d r e h z a h l}) / g]$
In Formel (7) wird die unter Verwendung des Raddrehzahlsensors ermittelte Beschleunigung α_Raddrehzahl gemäß Formel (8) über eine Differentialgleichung aus Fahrzeuggeschwindigkeit und benötigter Zeit für den jeweiligen Streckenabschnitt berechnet. $a_{R a d d r e h z a h l} = d v / d t$
Dies bedeutet, dass eine Arkusfunktion einer durch Pfeil 6 angedeuteten Differenz aus der mittels des Beschleunigungssensors ermittelten Längsbeschleunigung, die durch Pfeil 4 dargestellt wird, und einer anhand einer Raddrehzahl ermittelten Beschleunigung, die Pfeil 5 entspricht, im Verhältnis zu einer Erdbeschleunigung „g“ dem Steigungswinkel ε 1 des Streckenabschnitts 2 entspricht.
Eine fehlerhafte Messung des Beschleunigungssensors des Fahrzeugs 3 führt entsprechend zu einer fehlerhaften Berechnung des Steigungswinkels ε 1, so dass weitere Berechnungen von bspw. einer Bremskraftregelungsanlage, die auf dem Steigungswinkel ε 1 basieren, ebenfalls fehlerhaft sind und das Fahrzeug 3 ggf. suboptimal gebremst wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass anhand einer mittels einer Steigung des Streckenabschnitts 2, bspw. geschätzt über den Steigungswinkel ε 1, eine erste Höhenangabe des Streckenabschnitts 2 geschätzt wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die geschätzte erste Höhenangabe mit einer durch einen Luftdrucksensor ermittelten zweiten Höhenangabe verrechnet wird und in ein Verhältnis zu einer Länge des Streckenabschnitts 2 gebracht wird, um einen in dem Fahrzeug 3 anliegenden Nickwinkel zu berechnen und die durch den Beschleunigungssensor gemessene Längsbeschleunigung entsprechend zu korrigieren.
Ein in 2 dargestelltes Fahrzeug 21 wird mit Gepäckstück 23 einer bestimmten Masse im Kofferraumbereich beladen, so dass das Fahrzeug 21 in seiner Gewichtsverteilung nicht mehr ausbalanciert ist und das Gepäckstück 23, das bspw. auch in Form einer Anhängekraft eines Anhängers wirken kann, mit seiner Gewichtskraft auf Federn des Fahrzeugs 21 im Kofferraumbereich einwirkt. Bedingt durch die Einwirkung auf die Federn des Fahrzeugs 21 wird das Fahrzeug entlang seiner horizontalen Achse ausgelenkt, indem sich das Fahrzeug 21 im Kofferraumbereich neigt und im Bereich einer Vorderachse 25 hebt. Die Auslenkung entlang der horizontalen Achse kann durch einen Nickwinkel 27 angegeben bzw. berechnet werden, um eine Fehlermessung eines fest mit dem Fahrzeug 21 verbundenen Bewegungssensors 29 zu korrigieren.
Um den Nickwinkel 27 des Fahrzeug 21 für einen jeweiligen Streckenabschnitt möglichst genau zu berechnen, ist vorgesehen, dass der Nickwinkel 27 über eine Differenz aus einer durch einen Luftdrucksensors 31 ermittelten zweiten Höhenangabe und einer durch ein Integral einer in einem definierten Zeitintervall überwundenen Steigung des jeweiligen Streckenabschnitts berechneten ersten Höhenangabe im Verhältnis zu einer Länge des jeweiligen Streckenabschnitts ermittelt wird.
Die Länge des jeweiligen Streckenabschnitts kann bspw. durch ein Integral einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 21 über ein definiertes Zeitintervall erfolgen. Sobald der in dem Fahrzeug 21 anliegende Nickwinkel 27 berechnet ist, kann ein entsprechender Korrekturwert, bspw. durch Multiplikation des Nickwinkels 27 mit der Erdbeschleunigung „g“ berechnet und zur Korrektur von Messwerten einer Vielzahl von Sensoren des Fahrzeugs 21 verwendet werden.
Ein entsprechender Algorithmus kann zyklisch über mehrere Streckenabschnitte wiederholt werden, wobei bereits für einen jeweiligen Streckenabschnitt durchgeführte Berechnungen für einen weiteren Streckenabschnitt übernommen bzw. verwendet werden können.

Claims

Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts für eine mittels eines Beschleunigungssensors gemessene Längsbeschleunigung in einem Fahrzeug, bei dem für mindestens einen Streckenabschnitt auf einer Route durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird und wobei mittels der gemessenen Längsbeschleunigung und mindestens durch mindestens einen Raddrehzahlsensor erfasster Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine Steigung des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und anhand der Steigung eine erste Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts geschätzt wird und wobei mittels einer anhand eines durch einen Luftdrucksensor ermittelten Luftdruckunterschieds in dem mindestens einen Streckenabschnitt gegenüber einem Bezugspunkt eine zweite Höhenangabe des mindestens einen Streckenabschnitts berechnet wird und wobei mittels der ersten Höhenangabe und der zweiten Höhenangabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts ein innerhalb des Fahrzeugs anliegender Nickwinkel berechnet wird und wobei mittels des Nickwinkels ein Korrekturwert berechnet wird, der zur Korrektur der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor ermittelten Längsbeschleunigung verwendet wird und bei dem mittels einer Differenz aus einer mit dem Korrekturwert korrigierten Längsbeschleunigung und der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung eine Masse einer Beladung des Fahrzeugs berechnet und mittels der berechneten Masse der Beladung und eines im Voraus bereitzustellenden Fahrzeugleergewichts ein aktuelles Fahrzeuggesamtgewicht geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Nickwinkel mittels der Formel tanΔα_Fahrzeug = (Δ h_Druck - Δ h_Steigung) / Δ Strecke berechnet wird, wobei tanΔα_Fahrzeug den zu berechnenden Nickwinkel, Δ h_Druck die zweite Höhengabe, Δ h_Steigung die erste Höhengabe und Δ Strecke die Länge des mindestens einen Streckenabschnitts angibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Korrekturwert durch eine Differenz aus einer mittels einer Integration der Steigung des mindestens einen Streckenabschnitts berechneten ersten Höhenangabe und der zweiten Höhenangabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts berechnet wird und wobei der Korrekturwert aus einem Produkt des Nickwinkels und einer Erdbeschleunigung berechnet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der in dem Fahrzeug anliegende Nickwinkel zur Korrektur von zukünftigen Steigungs- und/oder Massenberechnungen verwendet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Fahrzeugregelungssystem des Fahrzeugs in Abhängigkeit des in dem Fahrzeug anliegenden Nickwinkels betrieben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem jeweilige für den mindestens einen Streckenabschnitt durchgeführte Berechnungen bei weiteren Berechnungen für mindestens einen weiteren Streckenabschnitt berücksichtigt werden.
Fahrzeug mit mindestens einem fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor, mindestens einem Raddrehzahlsensor, mindestens einem Luftdrucksensor und mindestens einem Steuergerät, das dazu konfiguriert ist, mittels einer durch den mindestens einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor zu messenden Längsbeschleunigung und durch mindestens einen Raddrehzahlsensor zu erfassenden Änderungen jeweiliger Raddrehzahlen eine Steigung für mindestens einen Streckenabschnitt auf einer Route zu schätzen, und mittels einer anhand der geschätzten Steigung zu berechnenden ersten Höhenangabe und durch eine mittels des mindestens einen Luftdrucksensors gegenüber einem Bezugspunkt zu erfassenden Änderung eines Luftdrucks in dem Streckenabschnitt zu ermittelnde zweite Höhenabgabe im Verhältnis zu einer Länge des mindestens einen Streckenabschnitts einen in dem Fahrzeug anliegenden Nickwinkel für den mindestens einen Streckenabschnitt zu berechnen und den Nickwinkel zur Berechnung eines Korrekturwerts für die durch den mindestens einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung zu verwenden und wobei das Steuergerät weiterhin dazu konfiguriert ist, mittels einer Differenz aus einer mit dem Korrekturwert korrigierten Längsbeschleunigung und der durch den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Beschleunigungssensor gemessenen Längsbeschleunigung eine Masse einer Beladung des Fahrzeugs zu berechnen und mittels der berechneten Masse der Beladung und eines im Voraus bereitzustellenden Fahrzeugleergewichts ein aktuelles Fahrzeuggesamtgewicht zu schätzen.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, den für den mindestens einen Streckenabschnitt berechneten Nickwinkel zur Berechnung weiterer Werte für weitere Steuerungs- und/oder Regelungselemente des Fahrzeugs zu verwenden.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ausführung des Computerprogramms auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.